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

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作   者：

翁维正;  龙瑞强;  陈明树;  万惠霖; 

作者机构：

福建厦门361005;  物理化学研究所;  厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室;  厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室!化学系;  厦门大学固体表面物理化学国?; 

关键词：

含氟稀土基催化剂;  Ru/γ-Al2O3;  氧化偶联;  Rh/SiO2;  Ru/SiO2;  原位显微Raman光谱;  甲烷;  合成气;  部分氧化;  原位(时间分辨)红外光谱;  氧物种;  反应机理;  酸碱性; 

期刊名称：

厦门大学学报(自然科学版)

i s s n：

0438-0479

年卷期：

2001 年 40 卷 02 期

页   码：

349-359

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 Sr F2 / L a2 O3 ,Sr F2 / Nd2 O3 ,L a OF,Ba F2 / L a OF和 Ba F2 / Ce O2 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 C2 H4 ,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 Si O2 和γ- Al2 O3 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 Rh/ Si O2 上 POM反应的主要途径 ,而燃烧 -重整机理是 Ru/ γ-Al2 O3 和 Ru/ Si O2 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 .