OXIDATIVE COUPLING OF METHANE OVER Mn_2O_3-Na_2WO_4/SiO_2 CATALYST Ⅰ.CHARACTERIZATION OF ACTIVE SITES ON THE CATALYST

EPR and Raman spectroscopy have been used to characterize the catalyst. F-centers with EPR parameter of g=2. 0046 form when gas phase oxygen is admitted onto the catalyst reduced with methane at 800℃- Molecular oxygen plays an induced role in the electron transfer from W4 to the oxygen ion vacancy which is produced by methane reduction. Raman spectra give the further evidence for the production of lattice oxygen from molecular oxygen.     

2％Mn_2O_3－5％Na_2WO_4／SiO_2催化剂上的甲烷氧化偶联反应动力学

在Ｍｎ２Ｏ３－Ｎａ２ＷＯ４／ＳｉＯ４催化剂上的甲烷氧化偶联反应可用Ｒｉｄｅａｌ－ｒｅｄｏｘ机理描述，它包括均相及多相两个步骤．甲基自由基的生成是一个多相过程（表面反应），Ｃ２烃的生成是一个均相过程（气相反应）．催化剂的活性同氧化速率（ｋ１）和ＣＨ４与表面氧种的反应速率（ｋ２）有关，Ｃ２烃的选择性与甲基自由基氧化速率常数和甲基自由基偶联速率常数的比值（ｋ／ｋ４）有关，这些常数均可从实验中求得．     

KINETIC STUDY OF THE OXIDATIVE COUPLING OF METHANE OVER La_2O_3/BaSO_4 CATALYST

IntroductionOxidativccouplingofmethanc(0CM)hasbccnthcsubjcctofmuchintcrcstrcccntl}Man}'mctaloxides,alkali-mctaI-promotcdmctaloxidcs-mixcdmcta1oxidcsandchlorinc-prom0tedmCtuloxidcshavcbecnf0undtobcactivcfor0CMHot` cvcr.thcrcisatprcscntnoclearagreemcntaboutthcmcchanismofthecouplingrcaction.T\`omodclsll1.thcthdeal-rcdoxandthcLangmuir-Hinshtt-oodmcchanisms.havcbccndcvcIopcdtodcscr1bc0CMreation-thecsscntialdiffercnccbctt"ccnthctt"omodclsisthatthclattcrinvolvcsadsorbedmothancasarcactionintcrmcd…     

STUDIES OF THE OXIDATIVE COUPLING OF METHANE OVER A La_2O_3-CaO CATALYST

ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＯｘｉｄａｔｉｖｅｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆｍｅｔｈａｎｅ（ＯＣＭ）ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎｒｅｌａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌｇａｓ．Ｍａｎｙｓｔｕｄｉｅｓｈ...     

EFFECT OF ThO_2 ON SrCO_3/BaSO_4 CATALYST IN OXIDATIVE COUPLING OF METHANE

IntroductionSincethepioneeringt"orkofKcllcrandBh.,i.IlI.theoxidativccoupl1ngofmethane(0CM)hasrcceivedx`orldt`.idcattcntion.Sofar-man}'kindsofcatal}'stsfor0CMhavcbecndeveIoped.0nthcbasisofextensivelitcrature,thccatal}'stsfor0CMboastssomccommonfcaturesasfolIo``sl2lf(l)thebasicityofcatalyst,(2)thestabilit}'ofcarbonateoncatal}'stsuffocc,(3)`"atcr-rcsistingpropcrt}',(4)conductionofox3'gcnions,(5)Psemiconductorundcrhightempcraturc.Thcscbricfl}'gcncralizcthccharactcristicsof0CMcataly'sts.butnot…     

稀土氧化钐上甲烷氧化偶联反应的FT—IR研究

用傅里哀变换红外(FT-IR)光谱原位考察了稀土氧化钐上甲烷氧化偶联反应及乙烯,乙烷的氧化反应。在700℃以下,甲烷,乙烯和乙烷分别与氧化钐表面反应时,除检测到表面碳酸基外,未观察到其它表面物种。这些表面碳酸基物种只有在700℃以上才大部分脱附,在氧存在下,高于700℃时这些低碳烃的完全氧化很显著,但在内循环反应体系中发现过量的气相CO_2可抑制烃类的深度氧化。甲烷的偶联反应在700℃以上才可明显观察到。而大部分表面碳酸基也在700℃以上才脱附,但经脱碳酸基或高温氧化处理后的氧化钐上均未明显观察到O~-物种的ESR峰。本文认为经高温脱碳酸基后形成的表面配位不饱和氧物种O~(δ-)(1<δ<2)在甲烷氧化偶联反应中起主要作用。     

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。     

METHANE OXIDATIVE COUPLING ON ThO_2/CaF_2CATALYST

The oxidative coupling of methane(OCM)over ThO_2/CaF_2 catalystwas investigated.The catalyst was found to be active and selective for OCMreaction.At 1153 K,the C_2~ yield was 19.9% with 61.7% C_2~ selectivityand 32.1% CH_4 conversion.XRD results indicated that F~-(?)O~(2-)exchangehappened between ThO_2 and CaF_2 phases.XPS and Raman results suggestedthat the active oxygen species were generated and suitable for OCM reactionover the catalyst.     

La—Ba—Na—O催化剂上甲烷氧化偶联宏观反应动力学研究

甲烷氧化偶联反应在不同催化剂体系上动力学的研究各不相同,我们已报道了La-Ba-O系复合氧化物催化剂对此反应的优良催化性能。本文则是对该催化剂上的甲烷氧化偶联反应的动力学进行初步探讨。     

La2O3/MgO催化剂上的甲烷氧化偶联

研究了甲烷在La_2O_3/MgO催化剂上的氧化偶联。发现制备过等对催化剂的行为有显著影响。比较了催化剂的反应性能和体相结构,表明在MgO上存在着三种La_2O_3的状态:高分散La_2O_3是最活泼的;La(OH)_3不太活泼;而呈六方晶相的La_2O_3晶粒活性最低。在催化剂中加入Na_2CO_3和K_2CO_3可以改进催化剂的活性和选择性。还考察了反应条件如温度和空速的影响。     

掺杂CaTiO3体系上甲烷氧化偶联反应的研究

受主杂质ＭＬｉ＾＋，Ｍｇ＾２＋，Ａｌ＾３＋）部分替代ＣａＴｉＯ３中Ｔｉ＾４＋形成的ＣａＴｉ０．９Ｍ０．１Ｏ３－δ具有的类似ＣａＴｉＯ３的正交晶格结构。掺杂元素的价态变化与样品的ｐ型导电性、活泼氧化物种的形成及甲烷氧化偶联（ＯＣＭ）的活性之间有着规律性的依赖关系，即随掺杂元素价态降低，ｐ型导电性增强，活泼性之间有着规律性的依赖关系，即随掺杂元素价态降低，ｐ的ｐ型电导电最大，它的ＯＣＭ性能也最好，其甲     

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。     

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。     

碱金属和氯离子对Mn_2O_3－Na_2WO_4／SiO_2催化剂甲烷氧化偶联反

本文考察了碱金属和氯离子对Ｍｎ２Ｏ３－Ｎａ２ＷＯ４／ＳｉＯ２催化剂甲烷氧化偶联反应性能的影响，结果表明，只有在氯离子和碱金属的共同作用下才能有效地提高Ｃ２烃的收率及其选择性．催化剂经ＮａＣｌ改性后，Ｃ２烃收率为２２％，并可获较高的烯烷比．在考察范围内增加接触时间（Ｗ／Ｆ），催化剂选择性保持不变，但乙烯的选择性呈上升趋势．钠盐Ｎａ２ＷＯ４、Ｎａ４Ｐ２Ｏ７、Ｎａ２ＳＯ４、Ｎａ２ＣＯ３及Ｎａ２Ｂ４Ｏ７对稳定催化剂的贡献按上述顺序逐渐减小．对ＮａＣｌ－Ｍｎ２Ｏ３－Ｎａ２ＷＯ４／ＳｉＯ２催化剂进行了稳定性考察，使用ＸＰＳ、ＸＲＤ和红外光谱对经历不同反应时间的催化剂进行了表征．     

Li／La2O3的表面活性氧及其在甲烷氧化偶联中的催化行为

甲烷氧化偶联反应近年来研究十分活跃。Lunsford等报道了载有碱金属的碱土氧化物是对此反应有效的催化剂,并提出晶格取代型活性中心[M~ O~-〕和表面活化、气相偶联的反应机理。Otsuka等系统地研究了稀土氧化物的甲烷氧化偶联活性,本文通过氧化镧中添加锂前后的对比,运用骤冷技术与ESR法研究了催化剂的表面活性氧,以低温TPD法研究了甲烷在催化剂表面上的吸附与活化,以及在甲烷氧化偶联中的催化行为。     

Ba—La2O3催化剂的表面碱性,活性氧种对甲烷氧化偶联的影响

利用ＣＯ２－ＴＰＤ技术考察了Ｂａ－Ｌａ２Ｏ３系催化剂的表面碱性，实验发现，催化剂表面仅有单一的强碱位或中碱位时，其催化性能均较差。只有表面的中碱位与强碱位以适当量共同存在的样品（６％Ｂａ－Ｌａ２Ｏ３），才能获得好的催化活性和Ｃ２选择性。此碱性特征可能有利于表面活性位的产生。同时利用ＸＲＤ和ＸＰＳ等技术分别对体相结构和表面氧物种进行了研究。结果表明，Ｂａ－Ｌａ２Ｏ３系催化剂表面存在Ｏ２＾２－离子，但     

Na-W-Mn/SiO2催化剂体系中W和Mn对甲烷氧化偶联反应的作用

制备了一系列不同W,Mn含量的Na-W-Mn/SiO2催化剂,并进行了其催化甲烷氧化偶联反应性能评价和XPS,XRD表征.研究结果表明,W和Mn的含量分别为2.2%≤W≤8.9%和0.5%≤Mn≤3%时,催化剂具有较好的甲烷氧化偶联反应性能.Mn的表面浓度与甲烷的转化率和乙烯的选择性有较好的对应关系,W的表面浓度与乙烷的选择性有一定的关联,据此提出Na-O-Mn和Na-O-W都是甲烷氧化偶联反应的活性中心.反应的活性相是Na2WO4,Na2W2O7和Mn2O3.     

CO2在受主掺杂CaTiO3体系甲烷氧化偶联反应中的作用

本文采用了ＣＯ２程度升温脱附（ＣＯ２－ＴＰＤ）、ＣＯ２分步热脱附（ＣＯ２－ＳＴＤ）、ＣＯ２气氛中电导测量和ＣＯ２作为甲烷氧化偶联反应（ＯＣＭ）烯释气等方法，研究了在受主掺杂ＣａＴｉＯ３体系的ＯＣＭ反应中ＣＯ２的作用。受主杂质Ｌｉ＾＋，Ｍｇ＾２＋，Ａ＾３＋掺杂的ＣａＴｉＯ３的分压及吸附温度等因素有关。大部分吸附的ＣＯ２与催化剂中的Ｃａ（ＯＨ）２作用形成了ＣＯ３＾－，少部分与催化剂晶格中的活泼氧化物种     

LiCl对Fe_2O_3/SiO_2甲烷氧化偶联反应的助催化作用

使用穆斯堡尔谱，ESR和XRD等技术表征了未添加助剂和添加LiCl的Fe2O3／SiO2催化剂．XRD结果指出，添加LiCl的Fe2O／SiO2催化剂出现铁酸盐和α-方石英的衍射峰，这种结果的出现与该催化剂有较高的C2烃选择性密切相关。穆斯堡尔谱结果表明：添加LiCl的Fe2O3／SiO2催化剂有更高的结构对称性．这种结构对分子氧的活化起着重要的作用．氯的存在大大降低了氧的离解吸附的速率，减少了原子氧的吸附位的数目，并可除去吸附的原子氧，该氧种对COx的生成有利．