甲烷氧化偶联催化剂和部分氧化反应机理的原位及非原位谱学表征

• 作者: 万惠霖 翁维正 陈明树 龙瑞强
• 来源期刊: 厦门大学学报(自然科学版)
• 学科: 化学
• 关键词: 甲烷 氧化偶联 部分氧化 合成气 氧物种 酸碱性 反应机理 原位(时间分辨)红外光谱 原位显微Raman光谱 含氟稀土基催化剂 Rh/SiO2 Ru/γ-Al2O3 Ru/SiO2
• 年，卷（期）: 2001,（2）
• 所属期刊栏目: 化学*化工
• 页码范围: 349-359
• 页数: 11页
• 分类号: O643
• 字数: 5796字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3321/j.issn:0438-0479.2001.02.024

摘要

采用原位红外和原位显微Raman光谱技术及XPS、吡啶(Py)吸附的漫反射UV谱、Py-TPD、CO2-TPD等方法对含氟稀土基催化剂上甲烷氧化偶联(OCM)反应活性氧物种、催化剂表面酸碱性进行了考察．在O2预处理和/或工作条件下的SrF2/La2O3，SrF2/Nd2O3．LaOF，BaF2/LaOF和BaF2/CeO2等催化剂上原位观测到超氧物种(O-2)，并在其中前4种催化剂上检测到O-2物种与CH4反应生成的气相C-2H4，CO2和表面碳酸盐等OCM反应主、副产物．这些结果为O-2是相应催化剂上OCM反应的活性氧物种首次提供了直接的光谱证据．研究结果还表明，催化剂的OCM反应性能与其表面酸碱性的强弱并无简单的对应关系．采用原位时间分辨红外光谱和原位显微Raman光谱技术对SiO2和γ-Al2O3负载的Rh、Ru催化剂上甲烷部分氧化(POM)制合成气反应的研究表明，由CH4直接氧化生成CO和H2是RhRh/SiO2上POM反应的主要途径，而燃烧-重整机理是Ru/γ-Al2O3和Ru/SiO2上CO和H2生成的主要途径，反应条件下催化剂表面氧(O2-)物种浓度的差异很可能是导致这两种催化剂体系上POM反应机理不同的主要原因，其本质可能源于Rh和Ru对氧的亲合力的不同．