熱液條件下CO-,2-與H-,2-反應(yīng)產(chǎn)烴的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、查明熱液條件下CO2和H2能否發(fā)生費(fèi)托合成反應(yīng)形成烷烴，以及所形成烷烴產(chǎn)物的種類和需要的條件，對于認(rèn)識地質(zhì)環(huán)境中非生物成因的烷烴、評估地質(zhì)環(huán)境中費(fèi)托合成烴的潛在資源價值以及理解海底熱液生命起源學(xué)說，具有十分重要的科學(xué)意義。
　　 本文首先分析了熱液條件下CO2和H2形成烷烴反應(yīng)的熱力學(xué)特征。結(jié)果顯示：在較大的溫度和壓強(qiáng)范圍內(nèi)，CO2和H2形成烷烴反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變小于零，反應(yīng)是可行的，且以低溫和高壓條件最為有利；反應(yīng)平衡時，產(chǎn)物

2、以CH4為主，其它烷烴的含量較低。
　　 熱液條件下，由CO2和H2合成烷烴反應(yīng)的最關(guān)鍵問題是該反應(yīng)存在動力學(xué)障礙，若沒有合適的催化劑，該反應(yīng)難以進(jìn)行，因此，迫切需要選擇合適的催化劑以使得反應(yīng)進(jìn)行，以及在反應(yīng)非平衡狀態(tài)下得到較高含量的多碳數(shù)烷烴。為此，本文在前人合成CH4、C2H6和C3H8的基礎(chǔ)上開展實(shí)驗(yàn)工作，嘗試合成其它的多碳數(shù)烷烴。實(shí)驗(yàn)在鈦高壓釜中于300℃、30MPa封閉條件下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)中，以NaCl溶液模擬熱液；以間接

3、或直接的方式提供H2和潛在的催化劑；以13C標(biāo)識的NaH13CO3經(jīng)酸化提供CO2，用來對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行示蹤和識別。
　　 以CoCl2·6H2O、Fe和NaH13CO3為實(shí)驗(yàn)材料的同位素示蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在85天的反應(yīng)過程中，NaH13CO3水解產(chǎn)生的13CO2與Fe和H2O反應(yīng)產(chǎn)生的H2發(fā)生反應(yīng)，形成了C1～C5的烷烴。在以Fe、Fe-Co氧化物和NaH13CO3為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)中，以及在以Fe和NaH13CO3為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)

4、驗(yàn)中，均得到了由CO2和H2反應(yīng)形成的C1～C5的烷烴。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，只要存在合適的催化劑，熱液條件下的CO2和H2不僅能夠反應(yīng)形成CH4、C2H6和C3H8，而且還能夠反應(yīng)形成C4H10和C5H12。
　　 以含Co磁鐵礦(Co/Fe=1/3)、H2和NaH13CO3為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在含Co磁鐵礦的催化作用下，熱液中的CO2和H2能夠發(fā)生費(fèi)托合成反應(yīng)形成C1～C5的烷烴，并且，正構(gòu)丙烷、丁烷和戊烷的含量符合And