In Situ CO 2 Conversion by Hydrogenation of Red Mud‐Doped Limestone: Experimental and DFT Investigation

原位 兴奋剂 材料科学 赤泥 矿物学 化学工程 地质学 分析化学(期刊) 冶金 化学 环境化学 工程类 光电子学 有机化学
作者
Yumeng Deng,Jiawen Wu,Yuandong Yang,Youhao Zhang,Zirui He,Yuanzhuo Jing,Yingjie Li
出处
期刊:Advanced sustainable systems [Wiley]
卷期号:9 (10)
标识
DOI:10.1002/adsu.202500606
摘要

Abstract In conventional cement production, carbonate decomposition represents the dominant contributor to CO 2 emissions. Introducing green hydrogen into the calciner facilitates the reduction of limestone to CaO and CO, achieving in situ CO 2 utilization while decreasing the calcination temperature, thereby resulting in mitigation of carbon emissions and energy demands. Nevertheless, this approach is limited by hydrogenation conversion efficiency of limestone. This study proposes an innovative red mud doping strategy, in which cost‐effective red mud‐doped limestone composites are prepared by ball milling and evaluated for hydrogenation performance in a bubbling fluidized bed reactor. Density functional theory (DFT) calculations elucidate the catalytic mechanism of Fe 4 cluster during CaCO 3 hydrogenation. Results show that at 650 °C under 100% H 2 , a red mud/limestone mass ratio of 2:20 enhances CO selectivity by 11.83% compared to natural limestone. The hydrogenation process follows a dynamic catalytic pathway, beginning with reduced Fe species as the primary active sites, which subsequently transition to calcined CaO‐dominated catalysis. DFT analysis confirms that Fe active sites significantly enhance the interaction between H 2 and CaCO 3 surface, reducing the H 2 dissociation barrier by 94.8% and altering the rate‐limiting step. This work provides a promising approach for low‐carbon cement production while simultaneously advancing sustainable red mud utilization.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
fan完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
Xiaohuyan发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
sasa发布了新的文献求助10
3秒前
王子倩完成签到 ,获得积分10
6秒前
始皇帝完成签到,获得积分10
8秒前
hd完成签到 ,获得积分10
8秒前
哈哈哈发布了新的文献求助10
11秒前
Spirit丶Fz完成签到 ,获得积分10
12秒前
网友完成签到,获得积分10
12秒前
lyl发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
敏感思山完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
17秒前
elfriede完成签到,获得积分10
18秒前
少侠饶命完成签到 ,获得积分10
19秒前
20秒前
20秒前
banfen完成签到,获得积分10
21秒前
yuni发布了新的文献求助10
21秒前
Xiaohuyan发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
珈蓝完成签到,获得积分10
22秒前
深情安青的应助被冬草采纳,获得10
24秒前
wjjoo发布了新的文献求助10
24秒前
botion发布了新的文献求助10
25秒前
微笑易绿发布了新的文献求助10
25秒前
思源的应助被流放的小胡采纳,获得10
26秒前
TGU的小马同学完成签到 ,获得积分10
28秒前
科研通AI6.2的应助被无一采纳,获得10
30秒前
30秒前
31秒前
流放的小胡完成签到,获得积分20
32秒前
33秒前
molihuakai的应助被yuni采纳,获得10
33秒前
Xiaohuyan发布了新的文献求助10
37秒前
若思发布了新的文献求助10
37秒前
渡人舟的应助被元吉采纳,获得10
37秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Research Methodology: Best Practices for Rigorous, Credible, and Impactful Research 1000
自動車の空力技術 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7783223
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9322616
关于积分的说明 20390533
捐赠科研通 7371896
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3320602
关于科研通互助平台的介绍 2468639
邀请新用户注册赠送积分活动 2336863