非水溶剂溶胶-凝胶法制备的纳米卤氧化镧在甲烷氧化偶联反应中的应用

采用非水溶剂溶胶-凝胶法制备了具有四方晶体相结构的纳米LaOX(X=Cl,Br).X射线粉末衍射和扫描电子显微镜结果表明,纳米LaOX样品的形貌规整、粒径均匀(平均粒径约为47nm).在甲烷氧化偶联(OCM)反应中,纳米LaOX显示出比常规尺度LaOX更高的催化活性和C2选择性,且纳米LaOX具有良好的稳定性.此外,常...     

SiO2气凝胶负载的Ni催化剂在甲烷部分氧化制合成气反应中的催化性能及稳定性

以常压有机溶剂置换(A)和溶剂置换-表面改性(B)方式制备的两种SiO₂气凝胶(SiO₂-A(或B)型气凝胶,记为SiO₂-A(or B)G)为载体, 采用常规浸渍法和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)添加浸渍法合成不同SiO₂气凝胶负载的Ni/SiO₂催化剂, 并考察其催化的甲烷部分氧化(POM)制合成气的反应性能. 结果表明, 各催化剂的初始反应性能相近, 但Ni/SiO₂-BG的POM稳定性明显较Ni/SiO₂-AG的差, 而PVP添加制备的催化剂稳定性则获明显改善, Ni/SiO₂-AG-PVP、Ni/SiO₂-BG-PVP上POM稳定性相近. 结合X射线衍射(XRD)、程序升温还原反应(H₂-TPR)、高分辨透射电镜(TEM)和Brunauer-Emmett-Teller (BET)等表征结果的分析发现: (1) SiO₂-AG表面上存在一定量的羟基, 可促进亲水性金属物种与其的相互作用, 而SiO₂-BG表面上基本为有机基团, 与亲水性金属物种几乎无作用; (2) PVP的存在可使金属物种进入亲/疏水载体孔道深处, 抑制焙烧中载体骨架的收缩和金属颗粒的生长, 进而促进金属-载体的相互作用. 这二者均能有效地提高催化剂的POM反应稳定性.     

Ni的化学态对甲烷部分氧化反应机理的影响: 能学分析

采用键指数归一-平方势(UBI-QEP)法对不同化学态Ni上甲烷部分氧化反应中各可能基元步骤进行了能学计算研究. 结果表明, 反应的速度控制步骤与金属Ni的化学态有关. 还原态Ni上CO形成的反应速度控制步骤为表面上CH₃与O物种间的缔合, 而带部分正电荷的Ni上CO形成的反应速度控制步骤则为甲烷氧助解离形成表面CH_xO物种. 还原态和带部分正电荷的Ni中心在表面上共存时, 反应的速度控制步骤将取决于表面CH₃形成与表面CH₃、O物种缔合两反应间的竞争, 其竞争的强弱涉及Ni的化学态. 此外, 反应活性中心向正电荷的Ni转化时, 会导致表面C和O及H和H物种缔合的活化能显著降低, 有利于CO、H₂的形成, 而表面CHx物种解离则变得不容易, 表面积炭受到明显的抑制.