Insights into the Role of H2O in the Carbonation of CaO Nanoparticle with CO2

碳化作用 热重分析 化学工程 离解(化学) 扩散 雷亚克夫 分子动力学 化学 纳米颗粒 离子 材料科学 纳米技术 物理化学 热力学 计算化学 有机化学 物理 工程类 原子间势
作者
Nana Wang,Yuchuan Feng,Xin Guo,Adri C. T. van Duin
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:122 (37): 21401-21410 被引量:24
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.8b05517
摘要

The enhancement of H2O on the carbonation reaction of CaO with CO2 is now widely recognized in the calcium-looping systems. However, the microscopic origins of steam-enhanced reactions remain unclear. A new insight into this issue from the atomic level is provided. We performed molecular dynamics (MD) simulations using a recently developed ReaxFF reactive force field to study the role of H2O on the carbonation reaction of CaO for enhancing CO2 capture. First, the effects of H2O on the carbonation reaction of CaO with CO2 were investigated by MD simulations combined with thermogravimetric analysis (TGA) experiments. Our calculation results well-supported by the TGA experiments showed that H2O just enhances CaO carbonation at the diffusion-controlled stage, whereas there is little influence on the kinetic stage. Then, we analyzed the properties of ion/gas diffusion and the solid product layer to deeply understand the role of H2O in the diffusion-controlled stage. It was found that the ion/gas diffusion could be significantly improved by H2O. In addition, H2O promotes the formation and growth of the solid product layer. We believed that it is attributed to the following facts. The existence of OH derived from H2O dissociation promotes CO32– formation and increases the thickness of the CaCO3 product layer. The protons can penetrate toward the center of the CaO particle by forming new hydroxyl groups with the solid oxygen, thereby destroying the reactant structure and altering the reaction activity, which leads to improved carbonation.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
正在加载完成签到,获得积分10
刚刚
会飞的小甘蔗完成签到 ,获得积分10
2秒前
Blue完成签到,获得积分10
5秒前
David发布了新的文献求助10
7秒前
风清扬应助陈晓迪1992采纳,获得30
12秒前
12秒前
木木康完成签到,获得积分10
12秒前
阔达的沛儿完成签到,获得积分10
12秒前
17秒前
杨惠子发布了新的文献求助10
17秒前
美丽人生完成签到 ,获得积分10
18秒前
叫我小橙完成签到 ,获得积分10
20秒前
陈晓迪1992完成签到,获得积分10
21秒前
4100发布了新的文献求助10
22秒前
在水一方应助橙子采纳,获得30
23秒前
lkymxt完成签到,获得积分10
23秒前
莴苣完成签到,获得积分10
24秒前
贪玩语蓉完成签到,获得积分10
25秒前
脑洞疼应助饱满冰安采纳,获得10
28秒前
31秒前
31秒前
沙克几十块完成签到,获得积分10
34秒前
111完成签到,获得积分10
35秒前
橘子的哈哈怪完成签到,获得积分10
36秒前
37秒前
38秒前
顾矜应助长安宁采纳,获得10
41秒前
热情寄文发布了新的文献求助10
42秒前
42秒前
Ahui完成签到 ,获得积分10
44秒前
B_lue完成签到 ,获得积分10
44秒前
森宝完成签到,获得积分10
45秒前
铁浮屠发布了新的文献求助10
45秒前
林子发布了新的文献求助10
46秒前
dappy完成签到 ,获得积分10
46秒前
欧拉发布了新的文献求助30
47秒前
难过的谷芹应助Rqbnicsp采纳,获得10
50秒前
迷人绿柏完成签到 ,获得积分10
51秒前
CipherSage应助热情寄文采纳,获得10
52秒前
林子完成签到,获得积分10
53秒前
高分求助中
Psychopathic Traits and Quality of Prison Life 1000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 660
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6451332
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8263235
关于积分的说明 17606885
捐赠科研通 5516127
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2903667
邀请新用户注册赠送积分活动 1880634
关于科研通互助平台的介绍 1722651