世界经济的不断发展导致化石燃料消耗的与日俱增,大量温室气体CO₂的排放使得全球环境进一步恶化。中国作为世界第二大经济体,已经成为了能源消费大国,但我国固有的资源禀赋又决定了我国的能源消费结构必须是以煤为主。因此,开发以煤为主的固体燃料的碳减排技术具有重要的现实意义。化学链燃烧作为一种新型的燃烧方式,能简单而低能耗的实现CO₂的分离和捕集,从而受到广泛关注。载氧体作为化学链燃烧的基础要素,而铁基载氧体因其来源广泛且对环境友好受到广泛关注,因此本文以铁基载氧体作为研究对象进行实验研究。本文首先采用共沉淀制备K₂CO₃/MgO修饰的铁基载氧体和Fe/Cu复合载氧体,惰性载体均选用Al₂O₃。前期将制备好的新鲜载氧体在小型流化床上进行冷态磨损实验,研究各系列载氧体的耐磨损性能,并制备煤焦和松木半焦为后续固定床循环实验做准备。然后分别针对添加不同比例MgO和CuO的两个系列铁基载氧体,在热重分析仪上进行与CH₄的一次还原反应实验,研究载氧体的一次还原转化率,并采用立式固定床系统进行载氧体与煤焦和松木半焦的多循环反应,研究在多循环条件下载氧体的反应活性,包括碳转化率和碳向CO₂的转化效率等。对K₂CO₃/MgO修饰的铁基载氧体还进行了XRF表征,研究了在15次循环后载氧体中K元素的流失情况。最后,辅以SEM和XRD实验表征两个系列载氧体的微观形貌和物相组成变化。研究结果表明,MgO的添加比例越高,有助于提升载氧体的耐磨损性能,同时也对减少K元素的流失具有一定的积极意义。但是MgO含量增加的同时也会在反应初期延缓载氧体的活性,使得载氧体的反应速率略显滞后。在多循环反应中,含5%MgO的载氧体碳转化率和碳向CO₂转化效率表现最好,对维持载氧体活性具有积极作用。而在Fe/Cu复合载氧体中,6Fe1Cu3Al失重最大,且一次还原转化率、碳转化率和碳向CO₂转化率均表现最好。因此,Cu的添加比例不宜过高。从SEM分析来看,Cu的比例过高会导致多循环条件下载氧体表面烧结,从而降低载氧体活性的保持。XRD的分析表明,Cu O与Fe₂O₃在高温条件发生反应生成CuFe₂O₄,CuFe₂O₄具有尖晶石结构,对提升载氧体氧传输速率有着积极意义。