甲烷部分氧化制合成气反应机理的原位时间分辨IR光谱和Raman光谱表征

【摘要】：采用原位时间分辨红外光谱、原位显微Raman光谱、脉冲反应 质谱、TPR和以CO为探针分子的IR光谱等技术对SiO2 、γ Al2 O3 负载的Rh、Ru催化剂上甲烷部分氧化 (POM)制合成气反应机理进行了研究 .实验结果表明 ,在H2 还原的Rh/SiO2 上 ,CO是VCH4 /VO2 /VAr(2 / 1/ 4 5 )混合气反应的初级产物 ,由CH4直接氧化生成CO和H2 是该催化剂上POM反应的主要途径 .CO2 是Ru/SiO2 和Ru/γ Al2 O3 上POM反应的初级产物 ,因而燃烧 重整机理是相应催化剂上CO和H2 生成的主要途径 .反应条件下催化剂表面氧 (O2 -)物各浓度的差异很可能是导致上述催化剂体系上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 .Rh/γ Al2 O3 上POM反应的机理与催化剂的焙烧温度有关 ,当焙烧温度低于 6 0 0℃时 ,催化剂的POM行为与Rh/SiO2 类似 ,CO为反应的初级产物 ,当焙烧温度为 90 0℃时 ,CO2 为POM反应的初级产物 .不同焙烧温度的Rh/γ Al2 O3 上POM反应机理不同的主要原因之一也取决于反应条件下催化剂表面氧物种浓度差异 ,其本质可能源于高温 (90 0℃ )焙烧的催化剂中Al2 O3 与Rh物种间存在着较强的相互作用 ,从而降低了Rh物种的可还原性 . 【作者单位】： 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
【关键词】： 甲烷 部分氧化 合成气 反应机理 原位(时间分辨)红外光谱 原位显微Raman光谱 Rh/SiO Rh/γAlO Ru/SiO Ru/γAlO
【基金】：国家重点基础研究专项经费资助项目 (G 19990 2 2 4 0 8)
【分类号】：O643.1
【正文快照】： 甲烷占天然气的 95 %以上 ,在煤层气和油田气中也占有相当高的比例 .我国是天然气和煤层气资源比较丰富的国家 ,除作为燃料外 ,如何将甲烷高效、廉价地转化为更有价值的化工产品显然是一个很有吸引力的研究课题 .甲烷部分氧化 (ＰＯＭ)制合成气是近年来广受人们重视的反应 .

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