王爽：氧化铁（Fe2O3）对不同温度下煤热解和炭燃烧的催化作用
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Materials Today Communications
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Catalytic influence of iron oxide (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) on coal pyrolysis and char combustion at various temperatures
Kumar S.; He Y.; Mahmood F.; Zhu Y.; Liu J.; Wang Z.; Shuang W.
Published：2024-06-01
DOI：10.1016/j.mtcomm.2024.108982
研究背景
随着社会的发展，清洁能源的重要性愈发凸显。然而，煤炭作为主要能源来源之一，其高碳排放一直是环境问题的焦点。如何提高煤炭利用效率、减少污染排放成为当前研究领域的重要课题。
研究内容
最新研究发表在《Materials Today Communications》期刊上，题为“铁氧化物（Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>）对不同温度下煤热解和炭燃烧的催化影响”。研究发现，Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>作为催化剂，能够显著提高煤热解和炭燃烧的效率。研究采用固定床管式炉进行热解实验，同时结合热重-傅立叶变换红外光谱仪进行燃烧分析。通过气相色谱仪和气相色谱-质谱联用仪对产生的合成气和焦油进行表征。研究结果显示，在600-1000℃范围内，添加催化剂后煤炭释放的挥发物量明显增加。尽管氢气产量随催化剂的添加而降低，但在1000℃时，催化剂的影响可以忽略不计。催化剂显著促进了焦油中重芳香环的降解，消除了三键芳香结构。相比之下，原煤焦油中这类结构的产量为20%。扫描电子显微镜显示，炭中Fe<sub>2</sub>O<sub>3>呈立方结构，比原煤炭具有更大的比表面积（338.75 m<sup>2</sup>/g vs. 313.51 m<sup>2</sup>/g）。热重-傅立叶变换红外光谱分析表明，催化剂降低了炭燃烧的活化能。总体而言，Fe<sub>2</sub>O<sub>3>改善了焦油结构，增加了炭的比表面积，并降低了活化能。
研究意义
这项研究的创新点在于发现了Fe<sub>2</sub>O<sub>3>在煤热解和炭燃烧中的催化作用，为提高煤炭利用效率和减少环境污染提供了新思路。通过优化催化剂的应用，未来或许能够实现更清洁、高效的煤炭能源转化方式，为可持续发展做出贡献。
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