作为减少CO2排放的一个重要技术选择,化学链燃烧(CLC)由于其CO2内分离特性而得到广泛关注.氧载体的制备及其性能优化是CLC系统连续稳定运行、实现商业应用的前提和基础.一般而言,采用单纯金属氧化物作为载体不能满足连续运行所需性质,金属氧化物容易烧结和破碎,几个循环之后反应速率即明显减小.通常是把金属氧化物负载到惰性物质上,为活性组分提供较高的比表面积和合适的孔结构,改进载体的机械强度,提高氧载体的热稳定性,并且减少活性组分的用量.然而,惰性载体与活性组分之间可形成复杂的金属络合物,可改变系统内发生的氧化还原反应特性.当以CuO为活性组分、Al2O3为负载时,800-1100高温下可生成尖晶石型铜铝酸盐CuAl2O4,研究发现其具有一定的还原性,可对活性氧载体的行为产生显著影响.本文基于密度泛函理论结合周期性平板模型方法模拟CO 分子在理想正、反尖晶CuAl2O4(100)表面的吸附行为,系统计算了CO 分子在不同位置以不同吸附方式吸附的系列构型.结果表明,由于Cu(3d,4s)O(2s,2p)Al(3s,3p)之间的相互作用使得尖晶石载体CuAl2O4 具有更为稳定的结构和更大的表面积.在正型尖晶结构中,CO 分子更倾向于以C 端与吸附位原子发生作用,而以O 端方式的吸附未出现明显的相互作用.位于表面顶端四面体配位的CuT 是未饱和的,充当Lewis 酸位,表现出与CO 分子之间较强的相互作用.吸附能达到-109.25 kJmol-1,这种较强的相互作用相对于临位的O 原子体现的尤为明显.而穴位的CuH 由于位阻效应呈现排斥性的相互作用,吸附能表现为正值.另一方面,化学吸附的CO 可与某些配位不饱和状态的O 直接发生反应,而未出现明显的能垒,整个过程吸附能为负值表现为放热,表明此过程从能量方面来说是可行的.这一过程遵循Mars 和Van Krevelen(MvK)机理.Al 原子与CO吸附作用微弱,仅起到一定的存储作用.在反尖晶石结构中,所有Cu 原子位于八面体中,处于配位饱和状态,未表现出与CO 之间明显的相互作用；无论是四面体还是八面体中Al 与CO 之间的作用均很微弱,表明其在该尖晶结构中仅起到连接和负载作用.正、反尖晶CuAl2O4结构对CO 在表面上的吸附行为有明显的影响,一般而言正型尖晶结构更为稳定.CO 的初始平行构型对吸附行为的影响在不同吸附位有所不同.总之,尽管CuAl2O4 作为载体仍具有一定的动力学限制,但当其出现在反应中时应被视为一种活性组分而不仅仅是一种惰性负载,这一点在化学链燃烧反应动力学研究上尤为重要.