温室效应及其引发的全球气候变暖已成为当今重大全球环境问题之一。作为最主要的温室气体，二氧化碳的减排工作迫在眉睫。燃煤电站是二氧化碳排放大户，也是二氧化碳减排工作的重点对象。　　二氧化碳捕集和封存技术被认为是实现二氧化碳减排的有效途径。但是由于空气中氮气的稀释，烟气中二氧化碳浓度低，仅为10％-15%，需要进行耗能的分离富集过程后才能进行封存，造成了使用的不经济性。　　化学链燃烧则改变了传统的燃烧方式，通过载氧体对氧的传递，实现了燃料与空气的分离，避免了二氧化碳的稀释问题，燃料燃烧后产生的烟气通过简单的冷凝除去水蒸气就可得到高浓度的二氧化碳。化学链燃烧技术的应用对降低减排总成本具有重大现实意义。　　本研究首先选用了来源广泛、价格低廉的铁矿石及硫酸钙作为载氧体进行实验。在不同温度下对载氧体的反应活性进行实验研究，重点考察了燃料甲烷的转化率，并对燃料反应器出口的一氧化碳和二氧化硫浓度进行了检测。考察了铁矿石、单纯硫酸钙载氧体的反应特性。实验表明，铁矿石反应活性不高，载氧量也较低。而硫酸钙则具有较高的载氧能力，但其作为载氧体在低温下反应活性较差，需在较高温度下反应才能有效进行，易导致氧载体中的硫以二氧化硫的形式释放，造成氧载体性能下降。从总体性能方面考虑，硫酸钙载氧体的性能优于铁矿石，选择其做进一步的研究。　　针对硫酸钙活性较低的问题，为提高硫酸钙的氧传递能力及还原活性，探索了掺杂过渡金属氧化物的硫酸钙制备的载氧体的性能。在硫酸钙中添加金属氧化作为改性剂，结果表明，加入锰氧化物或铁氧化物改性后，硫酸钙载氧体的反应活性有很大提高，降低了反应体系温度，能够同时实现燃料的有效利用和二氧化硫排放的控制。在900℃的情况下，改性后的硫酸钙载氧体能够保证95%以上的甲烷气体有效转化成二氧化碳，比单纯硫酸钙提高了20个百分点。其900℃时的反应活性甚至优于950℃下单纯硫酸钙的反应活性，同时，二氧化硫的排放浓度降低了一个数量级。但是，加入的过渡金属氧化物对硫酸钙载氧体的循环性能产生了一定的负面影响，可初步推断主要是由于反应中载氧体烧结造成的。　　综上所述，硫酸钙载氧体具有良好的价格优势和较好的反应性能，对其掺杂恰当的过渡金属氧化物改性可以显著提升其反应活性，降低反应体系的温度，但对其循环性能有负面影响，相关理论需要进一步研究探索。