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摘要
通过实验和密度泛函理论，研究了水对CaO硫化反应加速作用的机理。实验结果显示，水对快速硫化反应阶段影响微弱，而慢速反应阶段水的加入会立刻提高反应速率。DFT计算表明，CaO表面生成CaSO4产物层的能垒小于H2O在CaO表面解离的能垒，可能是水对快速硫化反应阶段作用微弱的原因。无水情况下慢速反应阶段的控制步骤不是CaO和CaSO4晶体内的固态离子扩散，而是在原产物层上生成新产物层时，CaSO4表面Ca*离子向新产物层扩散的过程，其能垒为3.61eV。吸附于CaSO4表面的H2O分子解离为H*和OH*后，将CaSO4表面Ca*离子向新产物层扩散的能垒降低了1.98eV，使慢速反应阶段决速步变为O2-在CaSO4晶体内的扩散，有水情况下硫化反应整体控制步骤能垒相比于无水情况降低了0.19eV，以此加速硫化反应。
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