甲烷在SrO-La_2O_3/CaO催化剂上的氧化偶联 Ⅰ.SrO对La_2O_3/CaO催化剂的助催化作用

在常压流动反应装置上评价了一系列La_2O_3/CaO催化剂和SrO-La_2O_3/CaO催化剂。实验表明:La_2O_3/CaO体系是很好的甲烷氧化偶联催化剂。在1073K和CH_4:O_2:He=4:1:5(总流速120ml/min)的实验条件下,20％La_2O_3/CaO催化剂上的甲烷转化率为26％,C_2选择性为53％;加入助剂SrO(15—20％)后,在同样实验条件下,甲烷转化率为29％,C_2选择性为66％。表明SrO对La_2O_3/Cao催化剂有明显的促进作用。用XRD,XPS和TPD(CO_2-TPD和O_2-TPD)技术表征了SrO-La_2O_3/CaO催化剂体系,结合反应评价结果,认为SrO的促进作用可以归结为:(1)调变了催化剂的碱性强度分布,提高了催化剂表面强碱中心的数目;(2)提高了La_2O_3的分散度;(3)抑制了催化剂的低温氧吸附物类。     

掺杂物对负载型ZrO_2/Al_2O_3的催化性能的影响

用浸渍-沉淀法分别制备了负载型ZrO_2/Al_2O_3和ZrO_2-(MgO、 K2O、 CeO_2、La_2O_3)/Al_2O_3催化剂. 用XRD、 BET、 TPD对催化剂的晶相结构、比表面积、孔径分布、表面酸碱性等进行了表征;同时以CO_2和CH_3OH为探针用原位红外对催化剂的吸附行为进行研究. 结果表明, 掺杂氧化物有效的阻止ZrO_2晶粒的团聚, 并提高了催化剂的比表面积和平均孔径;CeO_2的添加有利于碱性中心数的增多, La_2O_3有利于酸性中心数的提高. 原位红外结果表明CH_3OH能在ZrO_2-(CeO_2、 La_2O_3)/Al_2O_3催化剂表面发生解离吸附, 而CO_2在催化剂表面均出现单齿态吸附. CO_2和CH_3OH在常压下直接合成碳酸二甲酯(DMC)反应中ZrO_2-(CeO_2、 La_2O_3)/Al_2O_3催化剂表现出较好的催化活性和选择性.     

La2O3／BaCO3催化剂对于甲烷氧化偶联反应的催化作用

本文报导了La_2O_3/BaCO_3催化剂上甲烷氧化偶联反应如果,详细地考察了催化剂配比、反应温度、原料气组成及空速、催化剂制备方法的改变等对反应结果的影响,在反应温度T=780℃,CH_4/O_2=5:1和GHSV=1.8×10~4h~(-1)的反应条件下,甲烷转化率和乙烯选择性分别为25.5和71.4%,同时利用XRD,FTIR及EDS等技术对此催化剂进行了结构表征,其结果证明La_2O_3和BaCO_3两相间的协同效应可能是此催化剂体系具有高反应活性的原因.     

TPR-IR，TPSR-IR法研究Ni/Al2O3和Ni/MgO催化剂的担体效应

用程序升温反应原位红外跟踪法(TPR-IR),程序升温表面反应法(TPSR)和程序升温表面反应原位红外跟踪法(TPSR-IR)研究了Ni/Al_2O_3,Ni/MgO催化剂的甲烷化反应。发现Ni/Al_2O_3催化剂的活性高于Ni/MgO催化剂,而后者的CO_2选择性远高于前者。通过观察程序升温反应过程中CO吸附态的动态行为,考察了催化剂活性中心的种类和性质,从表面键的角度分析了表面碳物种与活性中心的关系,认为担体对催化剂活性的影响在于改变了催化剂活性中心的种类和性质,担体改变CO_2产物的选择性可能是担体影响了金属中心上的两个竞争反应,其微观机制可能与CO_2由镍中心向MgO担体上的迁移有关。     

La_2O_3的负载方式对La_2O_3助Pd/SiO_2催化剂上的CO吸附和加氢反应性能的影响

利用in-situ FTIR,TPSR,TEM和CO加氢反应的活性测试,研究了助剂La_2O_3的不同负载方式对Pd/SiO_2催化剂的CO吸附和加氢反应性能的影响。结果表明,La_2O_3作为助剂加入Pd/SiO_2中,能提高CO的解离和加氢能力,引起CO的吸附容量降低,这可能是由于部分还原的La_2Ox斑块修饰了钯粒子的表面所致。因此,La_2O_3助剂对Pd/SiO_2催化剂的吸附和反应性能的影响与La_2O_3的负载方式密切相关。这意味着催化剂的制备方法对La_2O_3和表面钯粒子间的相互作用程度有直接影响。     

锂在甲烷氧化偶联催化剂中的助催化作用

自Lunsford等首次报道在Li/MgO催化剂上的甲烷氧化偶联(OCM)以来,许多研究者相继报道了添加碱金属对该反应的影响,其中以Li的添加最受关注。Li在OCM反应中对提高C_2烃选择性的作用最为明显,因而弄清Li在这一反应中的作用十分必要。本文讨论了Li在几个有代表性的碱土(CaO)及稀土(La_2O_3)中的存在形式与生成C_2产物的关系。     

CaO／La2O3催化剂电导性质与催化性质的研究

碱土金属氧化物及稀土金属氧化物对甲烷氧化偶联(OCM)均有较好的催化活性,前者具有较强的碱性,后者具有较好的稳定性,而且是产生甲基自由基的活性材料。Becker在较大范围内调变了CaO-La_2O_3的组成,研究了其反应活性及表面酸碱性的关系。结果表明,混合氧化物生成C_2烃的选择性比La_2O_3纯相氧化物的高,据此推测在La_2o_3和CaO间存在一种相互作用,有利于提高C_2烃的选择性。为进一步研究这种二元催化剂的相互作用,我们在较小范围内对La_2o_3进行了调变,通过对其电导、结构及催化性质的研究发现,少量CaO掺杂使C_2烃选择性提高的原因在于有部分Ca~(2+)进入了La_2O_3晶格,产生了O~-离子物种。 1 实验部分 1.1 催化剂合成 采用硝酸盐混合溶解、673K热分解、1373K高温焙烧的方法制备CaO/La_2O_3(记为XLEC)催化剂。根据所含CaO的摩尔百分数0、1、3、5、7、100,分别将其标记为XLEC0、XLEC1、XLEC3、XLEC5、XLEC7、XLECaO。 1.2 活性表征 反应在常压固定床石英反应器内完成,CH_4:O_2=4:1(总流速100mL/min),催化剂40～60目,用量0.2g。产物用2305型氢火焰检测器分析。 1.3 仪器及测试条件 XRD谱及晶胞参数测定在DMAX—Ⅱ型衍射仪上完成,使用CuKα射线辐射。Raman光谱应用SPEX-1403双光栅拉曼光谱仪,光源为A     

在甲烷氧化偶联反应中碱、碱土、稀土金属氧化物之间的相互作用 Ⅱ.掺CaO的La_2O_3和掺La_2O_3的CaO催化剂的催化性能

报导了非Li催化剂CaO-La_2O_3和La_2O_3-CaO的催化性能。甲烷氧化偶联反应的活性测试表明:以共沉淀方法制备的CaO-La_2O_3催化剂除了具有较好的C_2选择性外,其活性明显高于其它样品,而且适用于较大的空速条件(100000h~(-1)),是一个有应用前景的催化剂。但这类催化剂表现出明显的热点效应。用XRD,SEM等技术研究了相应催化剂体系的晶胞参数变化规律以及颗粒分散程度,并同其催化性能进行了关联。     

临CO_2气氛下钼基催化剂耐硫甲烷化性能研究

在反应温度550℃、空速5 000 h~(-1)和1.2%H_2S浓度下,考察了反应气中添加CO_2对负载型Mo基催化剂甲烷化活性的影响。结果表明,添加CO_2会促进逆水煤气变换反应,从而降低Mo O_3/Al2O_3催化剂的耐硫甲烷化活性。与Mo O_3/Al2O_3催化剂相比,添加CO_2对铈铝复合载体负载的Co-Mo双组分催化剂的影响较小。通过表征发现,添加CO_2引起催化剂活性下降的主要原因是由于其增强了逆水煤气变换反应过程,使甲烷化过程可用氢气量减小。另外,逆水煤气变换反应生成的水会影响催化剂表面结构和组成。在连续加入10%CO_220 h后停止加入CO_2,催化剂的耐硫甲烷化活性可以得到恢复,因此,认为CO_2加入量低于10%时,对催化剂及甲烷化反应的影响是可逆的;但CO_2加入量大于10%后由于生成的水量增大会破坏催化剂的结构并减少活性位,从而造成催化剂的不可逆失活。     

La2O3/BaCO3上甲烷氧化偶联反应动力学与历程

以8％La_2O_3/BaCO_3为催化剂,用无梯度反应器,在720～800℃温度范围内,通过改变甲烷与氧分压进行了一系列的甲烷氧化偶联反应动力学测量,确定了该反应的反应历程。乙烷和大部分CO_x(主要是CO_2)是甲烷氧化的一次产物。乙烯是乙烷串行反应的产物。用幂式动力学方程拟合动力学试验数据,估算了各步反应速度方程的动力学参数。还用脉冲反应技术与过渡应答技术证明了参与活化甲烷的是催化剂表面上的可逆吸附氧。     

Screening of MgO——and Ce02-Based Catalysts for Carbon Dioxide Oxidative Coupling of Methane to C2＋ Hydrocarbons

The catalyst screening tests for carbon dioxide oxidative coupling of methane (CO2-OCM)have been investigated over ternary and binary metal oxide catalysts.The catalysts are prepared by doping MgO-and CeO2-based solids with oxides from alkali(Li2O),alkaline earth (CaO),and transition metal groups (WO3 or MnO).The presence of the peroxide (O2^2-)active sites on the Li2O2,revealed by Raman spectroscopy,may be the key factor in the enhanced performance of some of the Li2O/MgO catalysts.The high reducibility of the CeO2 catalyst,an important factor in the CO2-OCM catalyst activity,may be enhanced by the presence of manganese oxide species. The manganese oxide species increases oxygen mobitity and oxygen vacancies in the CeO2 catalyst.raman and Fourier Transform Infra Red (FT-IR)spectroscopies revealed the presence of lattice vibrations of metal-oxygen bondings and active sites in which the peaks carresponding to the buld crystalline structures of Li2O,CaO,WO2 and MnO are detected.The performance of 5%MnO/15?O/CeO2 catalyst is the most potential among the CeO2-based catalysts,although lower than the 2%Li2O/MgO catalyst.The 2%Li2O/MgO catalyst showed the most promising C2 hydrocarbons selectivity and yield at 98.0%and 5.7%,respectively.     

Screening of MgO- and CeO_2-Based Catalysts for Carbon Dioxide Oxidative Coupling of Methane to C_(2+) Hydrocarbons

The catalyst screening tests for carbon dioxide oxidative coupling of methane (CO2-OCM) have been investigated over ternary and binary metal oxide catalysts. The catalysts are prepared by doping MgO- and CeO2-based solids with oxides from alkali (Li2O), alkaline earth (CaO), and transition metal groups (WO3 or MnO). The presence of the peroxide (O2-2) active sites on the Li2O2, revealed by Raman spectroscopy, may be the key factor in the enhanced performance of some of the Li2O/MgO catalysts. The high reducibility of the CeO2 catalyst, an important factor in the CO2-OCM catalyst activity, may     

氧化镧催化剂上甲烷氧化偶联—不同制备方法的比较

本文研究了５种不同制法的Ｌａ＿２Ｏ＿３对甲烷氧化偶联的催化性能，其Ｃ＿２选择性和Ｃ＿２收率的相对顺序为：Ｌａ＿２Ｏ＿３（１）＞Ｌａ＿２Ｏ＿３（２）＞Ｌａ＿２Ｏ＿３（４）＞Ｌａ＿２Ｏ＿３（５）＞Ｌａ＿２Ｏ＿３（３）。并运用ＸＲＵ、ＸＰＳ、ＣＯ＿２－ＴＰＤ、ＮＨ＿３－ＴＰＤ和ＩＰＡ转化反应等技术分别对催化剂的体相结构和表面性质，表面酸碱性进行了测定。结果表明，由于制备方法的不同，导致了Ｌａ＿２Ｏ＿３晶体表面结构的差异，这是影响催化性能的主要原因。同时还发现，催化剂的活性和Ｃ＿２选择性与表面酸碱性存在着相依性，Ｌａ＿２Ｏ＿３表面的总碱位数与总酸位数的比值，与其催化性能有较好的直接对应关系。     

MgO助剂对甲烷部分氧化Ni/Al2O3催化剂结构和性能的影响

采用分步浸渍法制备了MgO改性的Ni/Al2O3催化剂，采用BET、XRD、H2 TPR、TEM和活性评价等研究方法，考察了MgO助剂对Ni/Al2O3催化剂物化性质和甲烷部分氧化制合成气反应性能的影响。实验结果表明，MgO助剂提高了催化剂镍物种的均一性，抑制了NiAl2O4尖晶石的形成，并且增强了镍物种与载体的相互作用，这与MgO、NiO形成固溶体及与Al2O3形成MgAl2O4有关。同时，适量的MgO助剂可以提高Ni物种在催化剂中分散度，并提高其有效利用率，改性后的催化剂在甲烷部分氧化反应中显示出较好的反应性能。过量的MgO助剂对催化剂的反应性能产生负面影响，MgO的碱性可以促进逆水煤气变换反应，从而导致H2选择性降低和CO选择性提高。     

碱金属氟化物/La2O3催化剂上的甲烷氧化偶联

研究了碱金属氟化物添加剂对Ｌａ２Ｏ３的甲烷氧化偶联反应催化性能的影响，发现ＮａＦ的促进效应最明显，还研究了ＮａＦ含量对催化剂 批表面积、活性选择性的影响，发现催人上比表面积与活性存在着对应关系，温度改变，催化剂的活性选择性了将随之发生变化，在１０７３Ｋ，Ｃ２收率达到最大值，约１８．０％，应用ＸＲＤ，ＸＰＳ等技术对反应前后催化剂的表面组成和结构进行了表征。     

CO2选择性氧化甲烷制C2烃催化剂La2O3/ZnO的氧化还原和CO2吸附性能

Ｌａ２Ｏ３／ＺｎＯ催化剂体系在以二氧化碳作为氧化剂的甲烷氧化偶联反应中具有很高的Ｃ２烃选择性和稳定性．采用ＣＯ２－ＴＰＤ－ＭＳ和ＴＰＲ技术考察了Ｌａ２Ｏ３／ＺｎＯ对ＣＯ２的吸附性质及其氧化还原行为．结果表明：（１）Ｌａ２Ｏ３／ＺｎＯ催化剂体系存在着强、弱两种碱中心，其中弱碱中心数量随样品中Ｌａ２Ｏ３含量增加而减少，强碱中心强度随样品中Ｌａ２Ｏ３含量增加而增强．（２）由于组分相互作用，高温下，Ｌａ２Ｏ３／ＺｎＯ易产生晶格氧空位，使之对ＣＯ２的吸附增强，吸附后的ＣＯ２与晶格氧作用形成立方晶型Ｌａ２Ｏ２ＣＯ３．（３）Ｌａ２Ｏ３／ＺｎＯ表面的Ｌａ３＋和Ｚｎ２＋可以部分被还原，由于组分间的相互作用，使得二者的还原都较单一组分存在时更难．（４）Ｈ２－ＣＯ２－Ｈ２氧化还原循环实验表明，Ｌａ２Ｏ３／ＺｎＯ表面被部分还原后，ＣＯ２可以将部分被还原的表面再氧化．在此基础上对Ｌａ２Ｏ３／ＺｎＯ催化剂上甲烷与ＣＯ２转化为Ｃ２烃的机制也进行了讨论．     

甲烷氧化偶联反应催化剂碱性与反应性能的相关性

在催化剂甲烷氧化偶联反应性能研究的基础上，利用ＣＯ２－ＴＰＤ技术考察了不同的碱金属化合物－Ｌａ２Ｏ３／ＢａＣｏ３催化剂的表面碱性。结果表明，ＢａＣＯ３的协同作用，碱金属化合物的添加都增大了催化剂表面碱性的强度，也增加了碱性位的数量。     

甲烷在SrO-La2O3/CaO催化剂上的氧化偶联Ⅱ.反应动力学的研究

在２０％Ｌａ２Ｏ３／ＣａＯ（ＬＣ）催化剂中添加ＳｒＯ（添加ＳｒＯ的ＬＣ以ＳＬＣ表示）明显地提高了反应活性和Ｃ２选择性。反应动力学研究表明，ＬＣ和ＳＬＣ催化剂在甲烷氧化偶联反应中，在表观活化能和表观反应级数上存在很大的差异。ＬＣ催化剂在ＣＨ４转化以及Ｃ２和ＣＯｘ形成过程中，表观活化能大于ＳＬＣ催化剂，而ＳＬＣ催化剂的指前因子小于ＬＣ体系，两者存在着补偿形象。ＳＬＣ催化剂的反应速率常数比ｋｃ２／ｋＣＨ     

La2O3对Ni-Mo/γ-Al2O3催化剂CO和CO2甲烷化的影响

采用浸渍法制备了一系列Ｎｉ－Ｍｏ－Ｌａ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂并测定了催化剂的ＣＯ和ＣＯ２甲 化活性采用ＴＥＭ,ＸＰＳ和ＣＯ化学吸附等手段研究了表面性质。结果表明,Ｌａ２Ｏ３的咖入提高了Ｎｉ－Ｍｏ／γ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的ＣＯ和ＣＯ２甲烷化活性,增加了催化剂中Ｎｉ的分散度,活性表面积及催化剂表面Ｎｉ原子的浓度,降低了电子结合能。