Li-Mn氧化物體系催化劑上甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)的研究.pdf

1、甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)(OCM)制乙烯是甲烷綜合利用領(lǐng)域的一個重要反應(yīng)，而且可利用自然界豐富的天然氣資源生產(chǎn)乙烯。研制高效穩(wěn)定的OCM催化劑一直以來都是甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)研究的重點。
　　本文首先以鋰錳氧化物作為活性組分，制備并考察了不同金屬氧化物為載體的Li-Mn/MOx(M=Mg、La、Ti、Si、Zr和Ta等)催化劑，結(jié)果表明，以TiO2為載體制備的Li-Mn/TiO2催化劑具有較高的甲烷的轉(zhuǎn)化率與 C2烴選擇性。Li/Mn=1:2

2、的Li-Mn/TiO2催化劑具有最高的甲烷轉(zhuǎn)化率，C2烴特別是C2H4選擇性，推測此時Li和Mn形成了LiMn2O4，可能對催化劑活性具有促進作用。
　　其次研究了不同制備方法對Li-Mn/TiO2催化劑活性的影響，浸漬法與固相反應(yīng)法的效果整體最好，溶液燃燒法與混漿法次之。詳細探討了 LiMn2O4/TiO2催化劑中各成分的作用，結(jié)果表明，具有典型尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4催化劑具有較高的活性，在775℃、0.1MPa、7200m

3、L/(h·g)-1，CH4：O2=2.5的條件下，甲烷轉(zhuǎn)化率可達25.8％，C2選擇性可達43.2%。這就進一步確定了LiMn2O4對OCM活性的作用，而TiO2的存在不僅可提高甲烷轉(zhuǎn)化率和C2選擇性，還有效抑制了甲烷完全氧化形成CO2。負載8%LiMn2O4的LiMn2O4/TiO2催化劑性能最優(yōu)，此時甲烷轉(zhuǎn)化率達到31.6%，C2選擇性為52.4%，CO2選擇性降低到26.3%?？疾炝吮簾郎囟葘Υ呋瘎┗钚缘挠绊?，850℃為LiMn2

4、O4/TiO2催化劑的最佳焙燒溫度。
　　最后，探討了以 La2O3為載體的Li-Mn/La2O3催化劑體系，發(fā)現(xiàn)稀土金屬氧化物La2O3的存在可促使OCM反應(yīng)在相對較低的溫度下進行，且甲烷轉(zhuǎn)化率與C2烴選擇性較高?？疾炝舜呋瘎┙M成對OCM反應(yīng)活性的影響，并采用堿金屬或過渡金屬摻雜部分取代Li、Mn，進一步提高了催化劑的催化活性與熱穩(wěn)定性，而以堿金屬Na摻雜改性形成的雙堿金屬催化劑3%(Li-Na)-5%Mn-5%Sr/La2O3