祝贺课题组郑朝和的论文：Mechanism study on quantification of sulfurization effect on methane decomposition with CuO oxygen carrier被能源领域知名期刊Chemical Engineering Journal收录。赵海波教授为通讯作者，郑朝和博士为第一作者。

天然气、煤炭等燃料中的含硫杂质会导致化学链燃烧系统的综合燃烧性能下降，因此量化氧载体转化的硫化毒理学具有重要意义。本工作为实现氧载体颗粒毒理学效应量化的准确预测，建立了甲烷转化动力学模型框架。

如图1所示，模型中坩埚样品层被均匀划分为100份，化学反应包括甲烷四步解离及H₂O和CO₂的生成，过程中同时还考虑了H₂O和CO₂等产物的扩散传质。利用密度泛函理论计算了甲烷在新鲜氧载体和硫化氧载体上氧化的动力学参数，并对不同基元反应的速率常数进行了敏感性分析，预测了不同基元反应的优先级。在化学链燃烧温度范围内，与甲烷解离和产物生成步骤相比，CH₃分解脱氢过程的速率常数最低，证明CH₃分解脱氢是速率控制步骤。

图1 坩埚内部样品层转化模型

图2显示了硫化前后氧载体在完整和硫化表面上的两种甲烷转化曲线。结果表明，新鲜氧载体的综合反应速率明显快于硫化氧载体，在高温条件下，硫化作用主要是通过降低速率控制步骤的反应速率，从而显著减弱甲烷的氧化反应活性。动力学模拟表明，硫化氧载体的最大瞬时速率降低了7.45%，这也可以通过平衡反应方程推算验证，据此提出可以衡量硫化毒理学效应的衰减因子为0.9255。

图2 硫化毒化前后甲烷转化速率分析

本工作受到了国家自然科学基金项目(52025063)和中国博士后科学基金(GZB20230236，2023TQ0123)的资助。

文章完整信息：

Chaohe Zheng, Haibo Zhao*. Mechanism study on quantification of sulfurization effect on methane decomposition with CuO oxygen carrier. Chemical Engineering Journal, 2024, 497, 154856.

全文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154856