(FeS)_(m)(m=1~6)团簇与O_(2)相互作用的密度泛函理论研究

为探究石化行业中硫铁化合物自燃的微观机理,基于密度泛函理论建立了(FeS)_(m)(m=1~6)团簇模型,计算O_(2)在(FeS)_(m)(m=1~6)团簇上的吸附性质与反应过程。吸附性质计算表明,O_(2)倾向于吸附在Fe原子周围,随着FeS团簇尺寸增大,吸附能先增大后减小,当m=3时吸附能最大。O_(2)吸附前后,(FeS)_(m)(m=1~6)团簇的能隙均逐渐减小,其中(FeS)3团簇在所有吸附结构中能隙最小,化学活性最好。反应路径计算表明,反应分不同阶段,反应初期有FeSO、SO等产物形成,随着反应进行会生成S2和FeO,反应后期产物S2会受热氧化生成SO_(2)。各阶段反应在动力学和热力学上均是可行的。分析认为FeS的氧化过程是一个自发的多阶段放热反应,FeS的氧化释放大量的热,引发S2的氧化反应,两步反应形成协同效应,加剧体系的反应进程,使反应体系不断积聚热量直至发生自燃。