La2Zr2O7催化剂结构相变对甲烷氧化偶联反应性能的影响

采用共沉淀法并通过改变焙烧温度制备了一系列具有不同晶相结构的La_2Zr_2O_7催化剂,在微型固定床反应器上评价其甲烷氧化偶联反应性能,并利用XRD、Raman、CO_2-TPD、XPS等表征手段,探究催化剂的物相结构、表面碱性以及表面氧物种的变化规律。结果表明,随着焙烧温度从700℃逐渐升高到1200℃,La_2Zr_2O_7催化剂结晶度不断提高,晶相发生明显变化,从无定形结构逐渐向缺陷萤石结构过渡,最终转变成烧绿石结构。焙烧温度提高促使La_2Zr_2O_7晶相转变过程中,催化剂表面的碱性强度减弱,中等碱性位数量以及具有催化活性的表面氧物种O_2~(2-)和O_2~-的相对含量不断减少,致使催化剂的CH_4转化率和C_(2+)选择性不断降低。其中,无定形LZO-CP-700催化剂表现出最佳的甲烷氧化偶联反应性能。     

氧化镧催化甲烷氧化偶联反应的晶粒尺寸效应的研究

采用水热合成法,制备了不同晶粒尺寸的La₂O₃催化剂。运用XRD、原位拉曼光谱、原位红外漫反射光谱、H₂-TPR和O₂-TPD等表征手段研究了不同晶粒尺寸La₂O₃催化剂的OCM反应性能和催化剂之间的构效关系。结果表明,La₂O₃催化剂的La-O键会随着温度的升高出现明显的伸长,从而影响La₂O₃对O₂的吸附和动态储存。当晶粒尺寸增大至57.4 nm时,La₂O₃催化剂的储氧能力开始下降,同时伴随着表面氧物种,特别是超氧物种在催化剂表面富集,导致CH₄和产物的过度氧化,降低OCM反应的选择性。晶粒尺寸为52.3 nm的L-La₂O₃催化剂在750℃时,表面氧物种含量适宜,储氧能力强。在CH₄/O₂...