脉冲电晕等离子体下甲烷偶联反应研究(Ⅲ)──金属氧化物的多相催化作用

考察了常温常压脉冲电晕等离子体作用下金属氧化物对甲烷脱氢偶联反应的催化作用,观察到不同催化剂在脉冲电晕等离子体作用下的催化活性差别很大,且对C₂产物的分布具有一定的调变作用.γ-MN₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂的C₂烃收率较空白载体提高了近2倍,C₂烃选择性提高30%以上,该催化剂与脉冲电晕等离子体的结合可使其能量效率提高2倍以上.提出了一种等离子体催化作用促进甲烷脱氢偶联反应的初步模型.     

脉冲电晕等离子体作用下甲烷偶联反应--Ⅰ.无氧气氛下

在常温常压下,对脉冲电晕等离子体应用于甲烷无氧气氛下脱氢偶联反应进行了研究．考察了脉冲电压极性和等离子体注入能量对甲烷脱氢偶联反应的影响,并引入能量效率对等离子体能量与甲烷脱氢偶联反应的耦合进行了讨论．结果表明,正电晕的能量效率高于负电晕．在正电晕条件下,当脉冲重复频率为 ６６ Ｈｚ和能量密度为 １７８８ｋＪ／ｍｏｌ时,甲烷转化率可达４４．６％, Ｃ_２烃单程收率可达３１．６％,其中乙炔单程收率达３０．１％．甲烷转化率与能量密度Ｐ／Ｆ的关系满足－ｌｎ（１—Ｘ）＝ｋ（Ｐ／Ｆ）．在实验考察的能量范围内,Ｃ_2烃收率与能量密度Ｐ／Ｆ呈顺变关系,但能量效率随能量密度的增加而降低．     

非平衡等离子体条件下甲烷脱氢偶联反应

非平衡等离子体条件下甲烷脱氢偶联反应刘万楹，雷正兰（中国科学院成都有机化学研究所天然气化学开放实验室，６１００４１）甲烷直接转化是天然气化学研究和天然气化学利用的重要课题。甲烷偶联形成Ｃ２烃具有重要的学术和经济意义。甲烷氧化偶联研究已取得了一些有意义...     

脉冲电晕等离子体作用下甲烷偶联反应的研究 Ⅱ.反应添加气的影响

脱氢偶联;脉冲电晕等离子体作用下甲烷偶联反应的研究 Ⅱ.反应添加气的影响     

有氧气氛下等离子体甲烷偶联反应的研究

近年来,非平衡等离子体应用于甲烷直接转化的研究备受关注,但多数研究工作采用的是低气压下微波或高频放电产生的非平衡等离子体[1－9].在常压下获得非平衡等离子体一般是通过脉冲电晕放电或介质阻挡放电产生的[10,11].Liu等[12]采用电晕放电（非脉冲）研究了CH4＋O2＋He(pCH4=2.03×104Pa,pO2=5.07×103Pa,He平衡)体系的甲烷偶联反应.　　如前文[13]所述,脉冲电晕等离子体是一种新型常压非平衡等离子体,其电子通过上升沿陡峭的窄脉冲电场加速而获得能量（1～20eV）.将其应用于甲烷偶联反应,不仅具有反应条件温和（常温常压）…     

脉冲电晕放电下的甲烷氧化偶联反应(英文)

研究了在常温,常压及惰性气体稀释的条件下,用脉冲电晕放电进行的甲烷氧化偶联（OCM）反应。在各种实验条件下,产物CZ烃由一6o／o乙烯,－70rk乙烷和一87％乙炔组成。甲烷的转化率及CZ烃的生成速率依赖于反应气中甲烷与氧气的比值,它们的流速及直流电源的电压等n通过调节这些实验条件,甲烷转化为C4烃的转化率可得到优化,在45kV高压,30ml。／min的流速下（反应气体组成为95％CHn与50／0O2）,CZ烃的最高选择性可达85O／O。当反应气体组成为80％CH4和20O／oOZ时,甲烷的最高转化率达23％。在间歇式反应器中,甲烷转化率随反应时间增长而提高,反应75分钟时甲烷转化率达7lO／O,而CZ烃的产物分布,尤其是乙炔的含量随反应时间增长而明显降低,这些实验结果支持了文献中提出的ZCH4～CZH6—CZH4～CZHZ～CO／COZ反应历程。     

等离子体甲烷偶联体系中纯氢气放电消除积炭

发现了等离子条件下甲烷偶联反应中形成的积炭可以通过该体系中纯氢气放电而消除.将消除积炭使用直流电场的正高压和负高压与使用交流电场作了比较，发现直流电场中无论使用正高压还是负高压，只有阴极上的积炭可以被消除，而交流电场中两极积炭均可被消除，反应器壁上的积炭在以上任何情况下均可被消除.基于实验事实提出了机理假设.消除积炭的量与输入功率、反应器对电极的直径比以及电极材料有关.     

微波等离子体下甲烷偶联制乙炔的研究

通过优化设计矩形波导谐振腔微波化学反应器,可以大幅提高微波等离子体下甲烷转化率（最高为93．7％）、C2烃收率（最高为91．0％）和乙炔收率（最高为88．6％）．且优化后,在实验的压强范围内,甲烷转化率和C2烃收率较为稳定,C2烃主要是乙炔,其选择性都在90％以上．生成乙炔的能量产率和时空产率也都比较高．利用发射光谱法对微波等离子体下甲烷偶联制乙炔的反应进行了诊断研究,在300nm～750nm波长范围内激发态物种有：CH,C2,H2,Hα-根据反应产物和激发态物种从化学反应热力学和动力学上对反应机理进行了初步探索．     

等离子体作用下甲烷氢化偶联

在常温常压下,研究了脉冲放电等离子体及其协同催化剂强化CH₄氢化偶联反应.结果表明:脉冲电晕等离子体条件下,甲烷中引入氢气可以实现偶联,而且随着氢气引入量的增加甲烷的转化率以及C₂收率增大,积碳减少;脉冲电压和重复频率影响CH₄的转化;引入Ni/γ -Al₂O₃催化剂后可改善产物C₂烃的分布,等离子体法制备的Ni/γ -Al₂O₃催化剂性能优于化学法制备的Ni/γ -Al₂O₃催化剂.开辟了一条甲烷偶联新技术路线.     

脉冲电晕等离子体作用下CH4/H2反应的机理

本文利用发射光谱技术,对脉冲电晕等离子体作用CH4/H2反应进行了原位诊断,根据等离子体作用下CH4、H2和CH4/H2体系中部分激发态物种的光谱检测数据和有关实验的结果,结合等离子体特性及小分子光化学反应规律,对等离子体作用CH4/H2转化制备C2烃反应的机理进行了讨论。     

常压、脉冲微波强化丝光等离子体作用下甲烷与二氧化碳的反应研究

采用脉冲微波强化丝光等离子体反应装置,研究了甲烷氧化偶联与二氧化碳重 整制合成气(CO+H_2)副产乙炔、乙烯的反应。常压下,当CH_4和CO_2流量分别为 120,80mL/min,微波峰值功率120W,脉冲通断比为100/100ms时,CH_4和CO_2转化 率分别为70.8%,68.8%;CO, C_2H_2,C_2H_4选择性分别为75%,17.8%和4.1%,产物 中没有积炭。H_2/CO摩尔比值随原料气中甲烷比例的增加而增大,当CH_4/CO_2摩 尔比为2：1时,H_2/CO摩尔比达到2,这种比例的合成气能方便地用于下一步的 Fischer-Tropsch反应和其他化学品的合成。与其他等离子体反应相比,采用脉冲 强化常规丝光等离子体进行CH_4脱氢偶联与CO_2重整反应,能量效率明显提高,这 对于促进微波等离子体技术在C1化学中的应用具有重要的意义。     

甲烷氧化偶联W-Mn／SiO2催化剂上02-脉冲频率效应（PFE）的研究

采用频率脉冲反应方法，以Mn-Na2WO4／SiO2催化剂上甲烷氧化偶联为探针反应，通过实时、原位的四极质谱检测手段，研究氧物种对甲烷C-H键选择性活化的微观历程．首次发现了Mn-Na2 WO4／SiO2催化剂上O2-脉冲频率效应，即脉冲反应产物量随氧脉冲注入频率的增加而增加．研究结果表明。在反应条件下，Mn-Na2 WO4／SiO2催化剂上有两种活化甲烷的氧物种同时存在，它们活化甲烷的方式不同。     

脉冲电晕等离子体作用下甲烷“超平衡”转化制乙炔和氢

常温常压下将脉冲电晕等离子体作用于纯甲烷时, 其产物主要是乙炔和H₂. 当能量密度范围为194~1788 kJ/mol时, 可同时获得7%~30%的乙炔单程收率和6%~35%的H2单程收率. 该结果分别高于100 kPa, 1100 K温度下乙炔和H₂的热力学平衡收率(分别为5.1%和3.8%), 故脉冲电晕等离子体是在常温常压下实现甲烷“超平衡”转化制乙炔和氢的一种十分有效的手段. 在339~822 kJ/mol能量密度范围内, 脉冲电晕等离子体作用下纯甲烷转化产物的碳分布中, 乙炔占86%~89%, 乙烷和乙烯各仅占4%~6%, C₃约占2%, C₄约占1%. 将之与相同条件下纯乙烷、纯乙烯转化产物的碳分布比较可推知, 脉冲电晕等离子体作用下甲烷分子与荷能电子碰撞形成CH_x自由基后并行存在着三条形成乙炔的途径: 其一为直接形成乙炔; 其二为经初级产物乙烯脱氢形成乙炔; 其三为经初级产物乙烷脱氢形成次级产物乙烯再至乙炔.     

脉冲反应技术研究气相氧和晶格氧对甲烷氧化偶联的作用

ＣａＯ的晶格氧对甲烷能发生非选择性氧化反应，经反应消耗的晶格氧可以由气相氧中补充，也可以通过体相晶格氧向表面的迁移来补充。Ｎａ￣＋添加剂能抑制ＣａＯ晶格氧的反应活性，当Ｎａ￣＋含量达到５％时，ＣａＯ晶格氧对甲烷的完全氧化活性被完全抑制。Ｃａ＿ｘＳｒ＿（１－ｘ）ＴｉＯ＿３复合氧化物催化剂的晶格氧对甲烷没有活性。只有当气相氧存在时，在５％Ｎａ￣＋／ＣａＯ和Ｃａ＿ｘＳｒ＿（１－ｘ）ＴｉＯ＿３复合氧化物上才能通过气相氧向表面氧物种的转化而引发甲烷氧化偶联反应。     

等离子体条件下甲烷在CO_2存在下的脱氢偶联(英文)

在常温常压下,利用脉冲电晕等离子体研究了甲烷和二氧化碳的转化。在等离子体一催化反应装置上,测试了Ｐｄ／γ－Ａｌ２Ｏ３对甲烷偶联的催化活性。实验发现,在脉冲电晕等离子体作用下,甲烷和二氧化碳被转化为Ｃ２烃、ＣＯ、Ｈ２、Ｏ２、少量积碳和高碳烃;在等离子体条件下引入Ｐｄ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂,能够有效地改善甲烷偶联产物Ｃ２烃的分布,有利于生成更高附加值的乙烯。     

在Li2O／MgO上以脉冲法研究甲烷氧化偶联

在Ｌｉ_２Ｏ／ＭｇＯ上以脉冲法研究甲烷氧化偶联戚蕴石，卫上方（华东理工大学工业催化研究所，上海，２００２３７）关键词甲烷氧化偶联，晶格氧，脉冲法对甲烷氧化偶联（ＯＣＭ）的研究已有较多报道［１～４］，对其反应机理的研究亦取得了较大的进展．Ｏｔｓｕｋａ［?..