朱杰，金晶，丁正浩，楊會盼，侯封校

（1 上海理工大學能源與動力工程學院，上海200093；2 上海市動力工程多相流與傳熱重點實驗室，上海200093；3 中北大學能源與動力工程學院，山西 太原030051）

溫室氣體過量排放導致的全球氣候變暖一直是各國關注的熱點問題。當前我國的一次能源消費結(jié)構(gòu)中，煤、石油、天然氣的占比分別達到了56.56%、19.6%、8.18%，由此可見，我國在未來很長一段時間內(nèi)仍將以煤炭作為主要化石燃料。因此，開發(fā)以煤為主的化石燃料在燃燒過程中產(chǎn)生的CO2高效減排技術，對于實現(xiàn)我國“雙碳”目標非常重要。

化學鏈氣化技術（chemical looping gasification，CLG）通過燃料與空氣的分離燃燒，使得含碳燃料能夠在無N2環(huán)境下氧化，從而實現(xiàn)CO2的富集，是一種新型的CO2捕集技術。

目前，化學鏈技術中研究較多的載氧體主要有Cu、Fe、Ni、Mn 等金屬氧化物以及CaSO4等成本較低的非金屬礦物[1]，其中CaSO4載氧體因其價格低廉、載氧率高、無二次污染等優(yōu)點逐漸成為研究熱點[2]。Liu 等[3]在管式爐中進行了煤和CaSO4載氧體的化學鏈氣化反應性能研究，認為CaSO4載氧體是非常有潛力的CLG 載氧體。但同時研究發(fā)現(xiàn)，CaSO4載氧體有反應活性弱、對煤氣化催化作用弱等缺點。為了解決這些問題，前人做了大量研究。胡修德等[4]采用機械混合- 浸漬法制備了CaSO4-K2CO3/Bentonite(CaKBen)復合載氧體，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過K2CO3修飾后的CaSO4載氧體適用于不同煤種的化學鏈氣化反應，碳轉(zhuǎn)化率提高了17.88%，反應時間縮短了10min，復合載氧體CaKBen 表現(xiàn)出良好的反應活性和催化性能。Sunphorka等[5]通過機械混合法制備了CaSO4/MgO復合載氧體，研究發(fā)現(xiàn)MgO 的加入加速了CaSO4的還原反應，阻礙了CaO 的形成，當MgO 質(zhì)量分數(shù)為30%時，反應活性最高。Guo 等[6]通過機械混合-浸漬法制備了CaSO4-Fe2O3/Ben 復合載氧體， 研究發(fā)現(xiàn)CaSO4-Fe2O3/Ben 復合載氧體具有優(yōu)異的催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性。

準東煤作為一種堿及堿土金屬含量較高的煤種，在高溫燃燒過程中容易出現(xiàn)反應器結(jié)渣、腐蝕換熱面等問題，這使得準東煤難以得到大規(guī)模利用[7]。而化學鏈技術利用載氧體的晶格氧代替空氣中的氧，通過無焰燃燒的方式實現(xiàn)了較低溫度下燃料的氣化和燃燒反應，因此利用其低溫反應的特點能夠在一定程度上改善準東煤高溫結(jié)渣的問題，為準東煤的工業(yè)利用提供新的途徑。同時，前人的研究表明，化學鏈燃燒和氣化過程中煤灰會對載氧體的性能造成影響[8]。準東煤灰中含有Na、Ca、Fe、Mg、Si、Al 等陽離子的礦物質(zhì)，且這些礦物質(zhì)和前人改性CaSO4載氧體添加的修飾物有較高的重合度[9]。因此利用準東煤進行鈣基載氧體的化學鏈氣化不僅能緩解準東煤的結(jié)渣問題，同時能夠利用反應過程中產(chǎn)生的煤灰對CaSO4載氧體進行改性，提高整體氣化效率。

本文旨在研究準東煤化學鏈氣化過程中煤灰對鈣基載氧體的影響，針對煤化學鏈氣化的特點，以準東將軍廟煤灰為修飾物，制備了高反應性和催化特性的鈣基載氧體。考察了該載氧體在不同煤灰修飾比例下的反應性能，并深入揭示了將軍廟煤灰改性CaSO4載氧體的作用機理，為將軍廟準東煤在化學鏈氣化中的應用提供理論支持。

1 材料和方法

1.1 載氧體制備

實驗選用準格爾東部將軍廟煤田的準東煤為原料，其工業(yè)分析、元素分析及灰成分分析見表1和表2。利用粉碎機將原煤粉碎，并篩選出粒徑為100～200μm 的顆粒，在45℃的干燥箱中干燥8h。研究煤灰對CaSO4載氧體的影響時，煤和CaSO4按灰鈣質(zhì)量比為5%、10%、20%進行配比，機械混合后置于間歇式流化床中，以N2作為保護氣，CO2作為氣化劑，空氣作為氧化劑，進行模擬化學鏈氣化實驗，待冷卻至室溫，經(jīng)機械粉碎、篩分后得到粒徑為150μm左右的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的CaSO4-Ash復合載氧體。

表1 準東煤煤質(zhì)分析

表2 準東煤灰成分（質(zhì)量分數(shù)，%）分析

1.2 實驗方法

實驗采用德國耐馳公司的STA449F3 熱重-質(zhì)譜聯(lián)用儀（TGA-MS）對CaSO4-Ash 復合載氧體進行還原反應性能分析實驗，定量檢測煤化學鏈氣化產(chǎn)物。載氧體與煤的質(zhì)量比是由載氧體中的有效氧與煤轉(zhuǎn)化所需氧的比值決定的，通過表1中將軍廟煤的工業(yè)分析和元素分析數(shù)據(jù)，按照CaSO4-Ash復合載氧體與將軍廟煤（簡稱JJM）的質(zhì)量比為1∶1.3，將二者機械混合。取混合后的JJM/CaSO4-Ash樣品10mg 放入熱天平中，以體積流量為20mL/min的Ar作為保護氣，升溫速率設置為20K/min。當溫度從室溫上升至900℃時，開始通入CO2（體積流量為20mL/min，體積分數(shù)為99.999%） 并恒溫0.5h，采用質(zhì)譜分析儀對氣體進行檢測。

采用X 射線衍射（XRD）表征測試晶格結(jié)構(gòu)。通過MDI Jade6軟件分析數(shù)據(jù)計算樣品的晶格大小和晶格常數(shù)。借助拉曼光譜（Raman）和電子順磁共振光譜（EPR）對制備的載氧體進行分子結(jié)構(gòu)分析。借助掃描電子顯微鏡（SEM）進行載氧體顆粒表面形貌的表征。

2 結(jié)果與討論

2.1 煤灰含量對載氧體反應性能的影響

本文以將軍廟煤為燃料，考察了不同煤灰添加比例的復合載氧體CaSO4-Ash 的化學鏈氣化特性，圖1是不同煤灰摻混比例下載氧體的氣化特性。

由圖1可知，在900℃前，各樣品的CO離子流強度曲線呈現(xiàn)相似的發(fā)展趨勢，且都呈三峰特性，峰位置分別在20～30min（400～600℃）、40～43.5min（800～870℃）、45min （900℃） 處。這表明JJM/CaSO4-Ash的化學鏈氣化過程可分為三個階段：第一階段（10～600℃），隨著溫度的升高，將軍廟煤逐漸發(fā)生熱解反應，并在400～600℃進入活潑分解階段[10]，大量揮發(fā)分析出，形成半焦，其中CO 的含量在500℃附近達到最高值；第二階段（800～870℃），隨著溫度繼續(xù)升高，將軍廟煤進入二次脫氣階段，產(chǎn)生少量CO，半焦幾乎全部芳構(gòu)化，并隨著溫度升高逐漸變?yōu)榻固?。當溫度達到800℃后[11]，CaSO4載氧體中的晶格氧與焦炭發(fā)生緩慢固-固反應，生成少量CO；第三階段（900℃），當溫度達到900℃，隨著CO2的通入，焦炭迅速發(fā)生氣化反應，產(chǎn)生大量的CO。

圖2 是樣品在20～30min（400～600℃）的熱解階段局部放大圖。由圖2 可知，這一階段CO 產(chǎn)量非常少，純CaSO4載氧體將軍廟煤（簡稱JJM/CaSO4）的熱解速率最慢，而不同添加比例JJM/CaSO4-Ash 的熱解速率都高于JJM/CaSO4。這是因為準東煤灰中含有大量的堿及堿土金屬元素（如Na、Ca、Mg等）,它們能夠在熱解時促進焦油前體轉(zhuǎn)化成氣體，影響揮發(fā)分形成的動力學，對煤的熱解起到催化作用[12]。

圖2 400～600℃熱解階段CO產(chǎn)量和時間的關系

圖3 是樣品在40～43.5min（800～870℃）的局部放大圖。由圖3 可知，這一階段CO 產(chǎn)量仍非常少，且5%煤灰負載的JJM/CaSO4-Ash 和JJM/CaSO4的反應速率高于10%煤灰負載的JJM/CaSO4-Ash和20%煤灰負載的JJM/CaSO4-Ash。這是因為：一方面CaSO4載氧體和焦炭的固-固反應是一個非常緩慢的過程，所以這個階段反應產(chǎn)生的CO 量非常少；另一方面，化學鏈氣化中載氧體最初的反應活性取決于所含表面晶格氧的多少，載氧體的含量越高，表面晶格氧的含量自然就越高，反應最初的速率便越快[13]。所以這一階段，CaSO4比例更高的5%煤灰負載的JJM/CaSO4-Ash 和JJM/CaSO4的反應活性要比10%煤灰負載的JJM/CaSO4-Ash和20%煤灰負載的JJM/CaSO4-Ash 好。并且在溫度達到900℃時，通入CO2氣體的反應起始階段也能觀察到相似的現(xiàn)象，純CaSO4載氧體的初始反應活性要高于其他CaSO4-Ash 復合載氧體。需要指出的是，在43.5min 處形成的峰是由于切換CO2氣體造成的波動峰，但40min 開始，在還未通入CO2氣體的情況下，CO 確實出現(xiàn)了增加的趨勢，因此該波動峰并不影響對這一固-固反應階段的判斷。

圖3 800～870℃固-固反應階段CO產(chǎn)量和時間的關系

圖4是900℃恒溫快速氣化階段CO產(chǎn)量和時間的關系圖。從圖4 中可以觀察到，相比前兩個階段，4 種不同樣品的第三階段曲線呈現(xiàn)較大差異。其中，純CaSO4的CO 曲線在達到最高值后便迅速降低至較低水平，而三種不同煤灰添加比例的復合載氧體CaSO4-Ash 的CO 曲線在達到最高值后保持了較緩的坡度，并未出現(xiàn)迅速降低的現(xiàn)象。Chen等[13]研究了鈰基載氧體表面晶格氧和體晶格氧的遷移作用，發(fā)現(xiàn)載氧體內(nèi)部體晶格氧的遷移速率決定了載氧體的反應穩(wěn)定性。綜上可知：準東煤灰對CaSO4載氧體起到了改性的作用，提高了CaSO4載氧體內(nèi)部晶格氧向表面的遷移速率，改善了CaSO4載氧體的反應活性和反應穩(wěn)定性。另外，不同CaSO4-Ash 載氧體的CO 曲線之間也有著一定的差異。其中，10%煤灰負載載氧體的穩(wěn)定性最好，5%煤灰負載次之，20%煤灰負載效果最差。這是因為煤灰中含有SiO2等雜質(zhì)，高溫下容易形成硅鋁酸鹽等低溫共融物負載在載氧體表面上。當煤灰含量過多時，這些雜質(zhì)就會堵塞毛細孔，降低載氧體的孔隙率，阻礙了CO 氣體和載氧體表面晶格氧的接觸，從而降低了載氧體的反應活性[14]。

圖4 900℃快速氣化階段CO產(chǎn)量和時間的關系

2.2 煤灰改性載氧體的作用機理

2.2.1 Ca2Fe2O5和Fe2O3的共同作用

對10%煤灰負載的復合載氧體CaSO4-Ash進行XRD表征，結(jié)果如圖5所示。

圖5 CaSO4-Ash復合載氧體的XRD圖譜

煅燒后的復合載氧體CaSO4-Ash中除了常見的幾種灰成分外，最值得注意的是出現(xiàn)了新的化合物鐵酸鈣（Ca2Fe2O5）。Ca2Fe2O5由CaO與Fe2O3復合生成，因為其特殊的立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，鐵原子在其中發(fā)生輕微位移形成的氧空位將有利于晶格氧的遷移，增強對CO的吸附強度[15]。生成的Ca2Fe2O5分布于CaSO4載氧體表面，相比CaSO4載氧體，反應活性更強的Ca2Fe2O5能夠有效捕捉反應氣體，催化了載氧體表面晶格氧和反應氣體的氧化反應[16]。同時前人研究發(fā)現(xiàn)[17]Fe2O3有著作為CaSO4晶格氧傳輸中介的作用，F(xiàn)e2O3附著在CaSO4載氧體表面，反應活性更強的Fe2O3和CO發(fā)生氧化反應后，失去晶格氧被還原成Fe3O4，消耗掉的晶格氧則通過內(nèi)部的CaSO4載氧體進行補充重新形成高反應性的Fe2O3。Fe2O3在CaSO4載氧體和反應氣之間作為晶格氧傳輸?shù)闹薪椋鸬搅舜呋疌aSO4載氧體晶格氧傳輸?shù)淖饔?，從而提高了CaSO4載氧體的反應活性和穩(wěn)定性。綜上，煤灰對CaSO4載氧體的改性很可能是Ca2Fe2O5和Fe2O3共同作用的結(jié)果。

然而，相比于CO，F(xiàn)e2O3與CaSO4載氧體的反應優(yōu)先級是否更高有待證明。一方面CaSO4-Ash中形成的Ca2Fe2O5含量很少，其起到的改性作用應當是比較有限的；另一方面，F(xiàn)e2O3作為CaSO4載氧體晶格氧傳輸?shù)闹薪?，在傳統(tǒng)效率較低的固-氣晶格氧傳輸路徑外，打開了另一條固-固-氣的傳輸路徑，使得CaSO4載氧體的晶格氧更容易釋放出來，但其中的作用機理尚不明確。

綜上，Ca2Fe2O5和Fe2O3對CaSO4載氧體的改性起到一定的作用，但不是主導作用。煤灰改性CaSO4載氧體的主要作用機理仍待進一步探究。

2.2.2 Na2O的作用

通過Jade軟件計算了CaSO4載氧體和10%煤灰負載的CaSO4-Ash復合載氧體的晶格常數(shù)和晶格體積，結(jié)果如表3所示。發(fā)現(xiàn)相比于純CaSO4載氧體，改性后的CaSO4載氧體晶格常數(shù)和晶格體積都有變小的趨勢。而對于較小的晶格體積，體晶格氧的遷移距離更短，因此更有利于載氧體內(nèi)部體晶格氧向顆粒表面的遷移，從而提高載氧體的反應活性和穩(wěn)定性[13]。由此可以發(fā)現(xiàn)，煤灰改性CaSO4載氧體的主要作用機理很有可能是直接作用于CaSO4本身，通過改變CaSO4晶格結(jié)構(gòu)，使其晶格發(fā)生收縮，減小了晶格體積，從而提高了體晶格氧的傳輸速率，達到了提高其反應活性和穩(wěn)定性的效果。

表3 純CaSO4和改性后CaSO4的晶格常數(shù)

高溫下晶格常數(shù)發(fā)生變化，最常見的原因是不同物質(zhì)之間形成共融物，半徑和價態(tài)相近的雜質(zhì)離子摻雜進了原晶格中，對原晶格離子進行取代，而離子半徑小的離子取代離子半徑大的離子時，會使原晶格體積變小；且價態(tài)低的離子取代價態(tài)高的離子時，由于低價替換會在晶格內(nèi)引入過量的負價，為了保持電中性從而產(chǎn)生對應的氧空位，造成氧八面體的塌陷，晶格體積同樣也會減小[18]。同時，前人研究發(fā)現(xiàn)，其他離子摻雜進載氧體原晶格中引起晶格常數(shù)發(fā)生變化時，往往還伴隨著更多晶格缺陷或晶格畸變的出現(xiàn)，使得晶格內(nèi)部產(chǎn)生更多的氧空位，而更高的氧空位濃度將有利于體晶格氧的遷移[19]。

將煤灰中主要活性元素的離子半徑和價態(tài)進行比較，發(fā)現(xiàn)煤灰中的Na+（0.99）和CaSO4中的Ca2+（1.12）的離子半徑和價態(tài)最為接近，是最有可能發(fā)生等價摻雜或低價摻雜的離子。并且Na+的半徑和價態(tài)都小于Ca2+，因此Na+取代Ca2+時，會使得CaSO4晶格發(fā)生收縮，晶格體積變小，發(fā)生晶格畸變的同時產(chǎn)生更多的氧空位，這與XRD計算結(jié)果相一致。同時將軍廟煤和大多數(shù)準東煤一樣，煤灰中本就存在大量的Na 元素，這為Na+取代Ca2+提供了物質(zhì)基礎。需要指出的是，XRD 測試中并未發(fā)現(xiàn)含鈉礦物，這是因為高溫下Na+摻雜進入CaSO4晶格中，是以含鈉礦物與含鈣礦物形成共融物的方式進行的，故無法被XRD檢測。而XRD測試中未發(fā)現(xiàn)Na+的存在，恰恰證明了Na+已成功進入CaSO4晶格內(nèi)[20]。

綜上，可以推測煤灰改性CaSO4載氧體的主要作用機理為：煤灰中的Na+進入CaSO4晶格中，替代了部分Ca2+，使得CaSO4晶格收縮，獲得更小的體積的同時，發(fā)生晶格畸變，提高了氧空位濃度，從而提高了體晶格氧的遷移速率，使得改性后的CaSO4載氧體表現(xiàn)出更好的反應活性和穩(wěn)定性。

2.2.3 Raman光譜和EPR表征

拉曼光譜作為XRD 測試的補充，同時也是深入了解各種材料中氧空位缺陷形成的一種普遍而有效的方法。因此通過拉曼光譜對純CaSO4載氧體和10%煤灰負載的CaSO4-Ash 復合載氧體進行了表征，以證明CaSO4內(nèi)部因Na+的摻雜出現(xiàn)了氧空位。結(jié)果如圖6所示。

圖6 純CaSO4載氧體和CaSO4-Ash復合載氧體拉曼光譜

由圖6可知，在1016cm-1處的拉曼特征峰歸因于CaSO4中硫酸根離子基團（SO2-4）的對稱伸縮振動，CaSO4-Ash復合載氧體的SO2-4特征峰明顯小于純CaSO4，這是因為一方面灰分的存在使得CaSO4含量相對減少，另一方面是因為大量Na+對CaSO4的摻雜。需要注意的是，晶格缺陷可導致峰偏移，而相比純CaSO4載氧體，CaSO4-Ash 復合載氧體的SO2-4特征峰向低峰值方向發(fā)生了偏移，這表明了CaSO4晶格中缺陷的增加[21]，這與上文XRD 測試結(jié)果是一致的。該缺陷的形成是因為Na+摻雜進入CaSO4晶格當中，由于Na+和Ca+的離子半徑差異引起的晶格收縮或畸變而產(chǎn)生的氧空位缺陷。

同時，S—O鍵強度越弱，晶格氧越容易逸出，則CaSO4反應活性越強。根據(jù)胡克定律計算改性前后CaSO4的S—O鍵力常數(shù)（k），得式(1)。

式中，ω、c、μ分別表示拉曼位移（可通過拉曼光譜獲得）、光速、有效質(zhì)量。

根據(jù)拉曼光譜數(shù)據(jù)計算得到改性前后CaSO4載氧體的S—O 鍵力常數(shù)（k） 分別為836.7N/m 和828.5N/m。顯然，改性后的CaSO4載氧體S—O鍵能強度減弱，S對O的束縛力減小，使得活性晶格氧更容易逸出，最終導致了CaSO4載氧體反應活性和穩(wěn)定性增強。

根據(jù)拉曼表征，可以得出結(jié)論：煤灰中大量Na+通過摻雜，提高了CaSO4載氧體內(nèi)部的氧空位濃度，并且減弱了S—O 鍵強度，削弱了S 對O 的束縛。二者共同作用使得CaSO4內(nèi)部晶格氧遷移速率提高，最終導致CaSO4載氧體整體反應性能和穩(wěn)定性增強。

電子順磁共振光譜（EPR）能夠準確地確認材料中氧空位存在與否以及狀態(tài)，是用于檢測氧空位的有效手段。EPR光譜學基于順磁樣品（有一個未配對的電子），在一個合適的磁場下，這些樣品可以吸收電磁輻射。這就是說，這種現(xiàn)象可能發(fā)生在特定的頻率上，取決于式(2)。

式中，h是普朗克常數(shù)；ν是頻率；g是一個常數(shù)；β是玻爾磁子；B是外加磁場。g的值是取決于自由基的性質(zhì)，有氧空位的材料的g值約為2.00，這也是判斷材料中氧空位存在的依據(jù)。

對純CaSO4載氧體和10%煤灰負載的CaSO4-Ash復合載氧體進行EPR表征，其結(jié)果如圖7所示。由圖7 可知，經(jīng)過煤灰改性的CaSO4載氧體具有一定的氧空位缺陷，對應g值為2.0 處的吸收峰[22]。相比改性的CaSO4載氧體，純CaSO4載氧體幾乎是一條直線，這表明了純CaSO4載氧體表面幾乎不存在氧空位，也解釋了為什么純CaSO4載氧體的反應活性和穩(wěn)定性很低：因為氧空位的缺少，純CaSO4有限的表面晶格氧被消耗完之后，一方面，內(nèi)部體晶格氧遷移速率較慢，表面晶格氧得不到有效的補充；另一方面，表面的氧空位少，無法容納足夠多的表面晶格氧，且對CO的吸附能力也小，因此CO無法有效地和表面晶格氧結(jié)合。最終導致純CaSO4載氧體表現(xiàn)出較差的反應活性和穩(wěn)定性。

圖7 純CaSO4載氧體和CaSO4-Ash復合載氧體ERP光譜（1GS=10-4T）

同時，改性后CaSO4載氧體氧空位缺陷的明顯增多，再次驗證了上文關于Na+改性的機理。

2.2.4 SEM表征

圖8 為純CaSO4載氧體和10% 煤灰負載的CaSO4-Ash 復合載氧體SEM 圖。相比純CaSO4載氧體，方框區(qū)域內(nèi)改性后的CaSO4載氧體的空隙結(jié)構(gòu)更加明顯，這將有利于CO 反應氣進入CaSO4載氧體內(nèi)部，增大反應面積，從而提高載氧體的反應活性。Liu 等[14]研究發(fā)現(xiàn)堿及堿土金屬元素對載氧體表面有侵蝕開槽的作用，能夠增大載氧體的孔徑。Na+在向載氧體內(nèi)部擴散的過程中，為了保持電中性，必須存在一個空位，該空位攜帶相同數(shù)量的電荷向相反的方向擴散，這一過程就是柯肯達爾效應。隨著空位的聚集，漸漸形成一個個空隙，最終造就了載氧體發(fā)達的多孔結(jié)構(gòu)。所以準東煤灰中大量Na+的高頻擴散可能是導致CaSO4載氧體微觀形貌發(fā)生改變的原因。

圖8 純CaSO4載氧體和CaSO4-Ash復合載氧體SEM圖

3 結(jié)論

本文提出了利用準東煤灰改性CaSO4載氧體的新思路，通過TG-MS 研究了準東煤和CaSO4-Ash復合載氧體的化學鏈氣化特性，深入揭示了準東煤灰改性CaSO4載氧體的作用機理。得出以下幾點結(jié)論。

（1）準東煤灰能夠改性CaSO4載氧體，且當煤灰負載比例為10%時，CaSO4-Ash復合載氧體的反應活性和穩(wěn)定性最好。

（2）煤灰中的Ca2Fe2O5和Fe2O3對CaSO4載氧體起到一定的改性作用。其中Ca2Fe2O5因其較高的反應活性能夠有效捕捉CO 氣體，提高載氧體反應活性。而Fe2O3則作為CaSO4晶格氧傳輸?shù)闹薪?，提高了晶格氧傳輸速率，促進了反應的進行。

（3）創(chuàng)新性地提出了Na+改性CaSO4載氧體的機理。準東煤灰中存在大量的Na+，高溫下Na+進入CaSO4晶格中發(fā)生低價摻雜，促使CaSO4晶格發(fā)生晶格畸變，減小了晶格體積并產(chǎn)生更多的氧空位缺陷，削弱了S 對O 的束縛，這提高了CaSO4內(nèi)部體晶格氧的遷移速率，最終提高了CaSO4載氧體的反應活性和穩(wěn)定性。同時，Na+對CaSO4載氧體表面的開槽侵蝕作用增大了其和CO 反應氣的接觸面積，有利于化學鏈氣化反應的進行。