氧气在我们的日常生活和工业生产中都扮演着极其重要的角色,全球对于氧气的需求量每年以6%的速度增长,其产量现已位居世界气体产量的第二位。尤其在工业生产中,对于氧气的需求量极大,然而现有的制氧技术在投资、运行等方面花费仍旧较高。化学链空气分离技术是基于化学链燃烧技术提出的新型制氧方法,能耗不到传统深冷法的1/3,设备简单、成本低廉,适用于大多数用氧场合,具有非常广阔的发展前景。化学链空气分离技术利用载氧体连续的氧化还原反应制取氧气,载氧体的性能直接决定着制氧系统的优劣,该技术的最大挑战就是寻求一种高效稳定的载氧体。本文从热力学的角度选取了合适的载氧体,对其性能进行了热重实验的研究,并建立了载氧体脱氧反应的动力学机理模型。主要研究内容如下：(1)从元素周期表中,根据金属元素的物理性质和热力学性质选择合适的金属氧化物作为载氧剂,选取SiO2、TiO2、ZrO2作为惰性载体,最终确定CuO (SiO2、TiO2、 ZrO2)、CO3O4(ZrO2)和Cu/Co (ZrO2)三种类型载氧体适用于CLAS系统。(2)采用等温恒重和程序升温两种技术对载氧体在不同条件下的反应特性进行了研究。得出以下结论：升温速率越大,载氧体发生反应的温度越高,反应完成的时间越短；反应温度越高,颗粒直径越小,载氧体反应的速率越快；惰性载体不同,载氧体反应性能不同,其反应活性是CuO/ZrO2> CuO/TiO2> CuO/SiO2。(3)根据等温法和程序升温热重法所得的实验数据,以现有的常用气固反应机理函数为基础,结合FWO和主函数判定法,逐步求取Cu基、Co基和Cu/Co基三种载氧体的动力学参数,由此建立载氧体还原反应的动力学机理模型,以期为工业应用及其后续研究提供理论依据。