对甲烷氧化偶联La2O3／BaCO3催化剂稳定性的考察

在前一阶段的工作中,发现La_2O_3/BaCO_3作为甲烷氧化偶联制乙烯的催化剂具有良好的活性与选择性。本文在对这一体系催化剂进行筛选、评价的基础上,选择其中编号为C82的催化剂进行了稳定性考察,并对500小时稳定性试验后的催化剂进行了一系列反应条件试验与红外光谱和x-光衍射分析。     

CaO／La2O3催化剂上的甲烷氧化偶联反应的研究

研究了不同配比的ＣａＯ／Ｌａ_２Ｏ_３催化剂对甲烷氧化偶联反应的催化性能。适当配比的ＣａＯ／Ｌａ_２Ｏ_３催化剂的性能明显优于纯Ｌａ_２Ｏ_３或ＣａＯ，在钙含量为２４％和８１％（Ｃａ／（ｃａ＋Ｌａ））处，Ｃ_２选择性和Ｃ_２收率分别出现两个峰值。同时还发现，１３％ＣａＯ／Ｌａ_２Ｏ_３样品显示出良好的低温催化性能，在５５０℃反应温度下获得了３１．５％的甲烷转化率和４５％的Ｃ_２选择性。并采用ＸＲＤ、ＸＰＳ和Ｃｏ_２ＴＰＤ等技术研究了催化剂的结构。结果表明，ＣａＯ／Ｌａ_２Ｏ_３体系催化剂上没有检测到新物相产生。但是，催化剂中ＣａＯ与Ｌａ_２Ｏ_３两组分之间存在着相互作用，有利于表面活性中心的形成。     

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。     

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。     

甲烷氧化偶联MgO／BaCO3催化剂的表面结构与催化活性

用ＣＯ２－ＴＰＤ，ＣＯ，ＣＨ４脉冲以及ＥＰＲ，ＸＰＳ等方法对ＭｇＯ／ＢａＣＯ３的表面结构及催化活性进行研究，结果表明，催化剂的碱性，氧扩散速率等对催化剂的活性均有影响。ＢａＣＯ３和ＭｇＯ的共同作用可以增强催化剂的碱性强度?增加强碱中心的量，调变晶格氧的移动性，提高Ｃ２烃的收率和选择性。ＥＰＲ和ＸＰＳ测试结果表明，表面吸附态的氧物种Ｏ＾－２作为甲烷氧化偶联活性氧物种的前驱态在反应反应条件下可转化为活     

甲烷氧化偶联制乙烯La2O3—BaO体系催化剂稳定性的研究

研究了甲烷氧化偶联制乙烯高选择性Ｌａ２Ｏ３－ＢａＯ体系催化剂的稳定性．在８００℃、ＣＨ４空速１００００ｈ－１、ＣＨ４／Ｏ２＝８．０～８．３的条件下，催化剂稳定运转了５００ｈ，ＣＨ４转化率和Ｃ２选择性分别为≥１８％和≥８０％．ＸＲＤ和ＸＰＳ分析表明，该催化剂物相稳定，表面Ｌａ／Ｂａ原子浓度之比随反应时间的增加而稍有增加，有利于催化剂活性和选择性的稳定．     

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.     

ThO2—La2O3／BaCO3复合物催化剂对甲烷氧化偶联反应的低温催化活性

用共沉淀法与浸渍法制备的ThO_(2-)La_2O_(3-)BaCO_3三组分复合物催化剂在反应温度600℃ ,催化剂床层热点温度665℃的条件下,采用甲烷/空气共进料方式,可以获得22.4%甲烷转化率和64.6%C_2烃选择性,本文考察了各组分含量对催化性能的影响,用离子阱在线检测考察了在纯ThO_2与三组分复合物催化剂上CO脉冲反应的差别.     

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。     

甲烷氧化偶联催化剂ThO_2－La_2O_3／BaCO_3上活性氧物种研究

本文运用电子顺磁共振（ＥＰＲ）技术研究了Ｏ２在甲烷氧化偶联催化剂ＴｈＯ２，Ｌａ２Ｏ３／ＢａＣＯ３及ＴｈＯ２－Ｌａ２Ｏ３／ＢａＣＯ３上的吸附．通过对这三种催化剂上生成的Ｏ２超氧离子性质的比较，并与其催化活性相关联，发现ＴｈＯ２的掺杂使Ｏ２离子的ｇｚｚ值向低场方向移动，这可能有利于Ｏ２离子在升温过程中向Ｏ２离子的转化，从而使ＴｈＯ２－Ｌａ２Ｏ３／ＢａＣＯ３的催化活性和选择性有明显的提高．本文还考察了ＣＯ２对Ｏ２离子的影响．     

甲烷氧化偶联CaF2／Sm2O3催化剂的研究

甲烷氧化偶联ＣａＦ_２／Ｓｍ_２Ｏ_３催化剂的研究周水琴，龙瑞强，黄亚萍，万惠霖，蔡启瑞（厦门大学化学系，固体表面物理化学国家重点实验室，厦门，３６１００５）关键词甲烷氧化偶联，氟化钙，三氧化二钐，离子交换，氧物种甲烷氧化偶联制乙烯是催化领域中最活跃的?..     

Methane Coupling Using Hydrogen Plasma and Pt／γ—Al2O3 Catalyst

In this paper,methane coupling at ambient temperature, under atmospheric pressure and in the presence of hydrogen was firstly investigated by using pulse corona plasma and Pt/γ-Al2O3 catalyst. Experimental results showed that Pt/γ-Al2O3 catalyst has catalytic activity for methane couplin to C2H4. Over sixty percent o outcomes of C2 hydrocarbons were detected to be ethylene.     

低温甲烷氧化偶联Li- ZnO/La2O3催化剂

采用浸渍法制备了Li- ZnO/La2O3催化剂并考察了其低温催化甲烷氧化偶联反应性能. 反应条件下, 在考察的w(Li)=2%和w(ZnO)=20%的Li- ZnO/La2O3在680 ℃得到了甲烷转化率为27.3%, C2选择性为65.2%, C2收率为17.8%的结果；在700 ℃, C2收率达到21.8%. Raman和XPS表征结果表明, 催化剂低温催化性能与表面的活性吸附氧物种含量相关；La2O2CO3物种可能是提高催化剂的C2选择性的关键.     

氧化镧催化剂上的低温甲烷氧化偶联反应

 采用沉淀法制备了氧化镧催化剂,并考察其催化低温甲烷氧化偶联反应的性能. 催化剂性能测试结果表明,在723 K, CH4/O2摩尔比=3和GHSV=7500 ml/(g·h)的条件下,甲烷的转化率和C2的选择性分别达26.6%和40.8%, 比商品化氧化镧催化剂的启动温度低100 K. 催化剂的表征结果表明,沉淀法制备的氧化镧催化剂与商品化的氧化镧催化剂都为六方晶相的氧化镧,但前者具有较大的比表面积,并且在598 K处出现一个明显的O2脱附峰.     

La2O3助剂对Au/TiO2催化氧化CO性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2以及La2O3-TiO2载体,再用沉积沉淀法制备Au/TiO2和Au/La2O3-TiO2催化剂,并对催化剂的CO氧化反应活性进行测试.结果表明,La2O3助剂可以显著提高催化剂催化氧化CO的活性.X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)、N2吸附-脱附(BET)表征结果表明,La2O3助剂不仅提高了催化剂比表面积,抑制了TiO2晶粒尺寸的长大,并且增强了TiO2的晶格应变,在O2气氛吸附过程中主要在TiO2表面形成O-物种.原位傅立叶变换红外(FT-IR)结果进一步表明,La的掺杂不仅提高了吸附在Au活性位CO的氧化速率,还使TiO2表面形成第二种活性位,从而显著提高了催化活性.     

Oxidative Coupling of Methane over W‐Mn/SiO2 Catalyst

W‐Mn/SiO₂ catalyst has been developed in our laboratory (LICP), which is active, selective and stable for oxidative coupling of methane (OCM) in fixed bed and fluidized bed reactors. The research results have been reproduced at different reaction conditions by two groups of J. H. Lunsford (JH‐LL) from Texas A & M University and R. M. Lambert (RMLL) from University of Cambridge respectively. The basic research aspects on this catalyst systems, reaction performances, structure characterization and reaction mechanism were reviewed. A model on two active sites related to W^6+/5+ and Mn^3+/2+ has been suggested for activation of methane and oxygen respectively.     

碱土金属氟化物促进Eu2O3催化剂的甲烷氧化偶联性能

考察了碱土金属氟化物促进的Ｅｕ２Ｏ３在甲烷氧化偶联反应中的催化性能。发现在Ｅｕ２Ｏ３中添加碱土金属氧化物后，碳二烃（Ｃ２）的选择性和收率都有明显提高。当Ｅｕ２Ｏ３摩尔含量相同时，催化性能按ＣａＦ２－Ｅｕ２Ｏ３＝ＢａＦ２－Ｅｕ２Ｏ３〈ＳｒＦ２－Ｅｕ２Ｏ３顺序递增，ＸＲＤ分析结果表明，在新鲜的ＢａＦ２－Ｅｕ２Ｏ３催化剂中了菱形ＥｕＯＦ新相，而在其它两类催化剂中氟氧离子交换不明显，这种差异与碱土金属氟化     

BaF2/La2O3催化剂上甲烷氧化偶联反应活性氧物种的原位红外光谱

用原位红外光谱研究了BaF2/La2O3催化剂上甲烷氧化偶联反应的活性氧物种.结果表明,催化剂经O2预吸附后,在1 108~1 118 cm-1处出现超氧物种O2-的O-O键伸缩振动峰.经18O2同位素交换实验后,原1 108~1 118 cm-1处谱峰的强度减弱,同时在1 086和1 051 cm-1处出现(O18O)-物种和18O2-物种的吸收峰.同位素交换实验进一步确证了1 108~1 118cm-1处谱峰确为O2-物种的吸收峰.在700℃下,O2-物种能够活化CH4生成C2H4,而且O2-物种的消耗量和C2H4的生成量呈很好的消长对应关系.超氧物种O2-是BaF2/La2O3催化剂上甲烷氧化偶联反应的活性氧物种.