氧泵型催化膜反应器中甲烷氧化偶联反应(Ⅰ)——氧泵型催化膜的制备及其反应性能

本文采用1％Sr/La_2O_3-Ag-YSZ氧泵型催化膜反应器进行了甲烷氧化偶联反应研究。比较了不同制备方法的催化膜的反应性能,结果发现浸涂法(Ag-YSZ管随旋转轴转动涂制)制备的膜性能最佳。研究了操作条件对甲烷氧化偶联反应的影响。研究证明,传递氧与气相氧同时进料是一种较好的反应方式。结果表明,利用该反应器不仅可以简化分离过程,而且还可得到更高的C_2烃选择性。     

氧泵型催化膜反应器中甲烷氧化偶联反应(Ⅱ)——动力学研究

在1％Sr/La_2O_3-Bi_2O_3-Ag-YSZ氧泵型催化膜反应器中,进行了甲烷氧化偶联反应动力学研究,提出了反应途径及机理,并建立了速率方程。结果表明,在该氧泵型催化膜反应器中,甲烷氧化偶联反应满足Rideal-Rdox机理。采用固体电解质电位测定技术进行了内扩散影响的考察。     

氧泵型反应器及在甲烷氧联反应中的应用

本文介绍了氧泵型反应器构造、原理和固体氧离子电解质的性能表征.通过对催化剂、氧泵的作用、催化膜制备方法及反应历程几方面近期来研究的叙述和总结,分析了氧泵型甲烷氧化偶联的研究现状,介绍了NEMCA效应及其研究手段和主要结论.对氧泵型反应器甲烷氧化偶联存在的问题和今后的研究方向提出了看法.     

氧泵型反应器及在甲烷氧化偶联反应中的应用

本文介绍了氧泵型反应器构造、原理和固体氧离子电解质的性能表征。通过对催化剂、氧泵的作用、催化膜制备方法及反应历程几方面近期来研究的途述和总结，分析了氧泵型甲烷氧化偶联的研究现状，介绍了ＮＥＭＣＡ效应及其研究手段和主要结论。对氧泵型反应器甲烷氧化偶联存在的问题和今后的研究方向提出了看法。     

膜催化技术用于甲烷转化反应的研究进展

介绍了膜催化技术在甲烷转化反应中的应用,这些过程包括甲烷氧化偶联反应制乙烯,甲烷部分氧化制甲醇,甲烷水蒸气重整制合成气等,通过膜催化反应与传统催化反应的比较,揭示了膜催化技术的优点。     

Li_2O·MnO_2-Ag-YSZ氧泵型反应器中NEMCA效应的研究

本文对Ｌｉ２Ｏ·ＭｎＯ２－Ａｇ－ＹＳＺ氧泵型催化膜反应器中甲烷氧化偶联反应的ＮＥＭＣＡ效应进行了研究。考察了稳态电流和反应温度对ＮＥＭＣＡ效应的影响,考察了反应气中甲烷含量、反应温度对发生ＮＥＭＣＡ效应时的交换电流密度的影响,比较了传递体系和联合体系的交换电流密度与活性过电位的关系。结果表明：高甲烷含量、低反应温度和反应气中引入极少量的Ｏ２,可降低三相界面的交换电流密度,有利于ＮＥＭＣＡ效应的发生     

钙钛矿型透氧膜及其在甲烷部分氧化中的应用

钙钛矿型透氧陶瓷膜是同时具有氧离子和电子导电性的功能无机膜,在纯氧分离和甲烷部分氧化膜反应器中具有重要的潜在应用.介绍了钙钛矿型透氧陶瓷膜的氧渗透原理、膜材料的结构性能及其在甲烷部分氧化制合成气中的应用研究进展,并对透氧膜所面临的挑战进行了论述.     

混合导体透氧膜材料的设计与应用

混合导体透氧膜材料在高温下具有氧离子－电子混合导电性能,在纯氧制备、膜反应器以及固体燃料电池等方面展现出广阔的应用前景。本文对近年来混合导体透氧膜材料的开发和在甲烷部分氧化等方面的应用进行了详细综述,重点介绍了本课题组在此领域的工作。     

管式致密透氧膜用于甲烷部分氧化制合成气的研究

采用钙钛矿型管式致密透氧膜反应器,在Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上进行了甲烷部分氧化制合成气的实验研究,考察了进料气中甲烷的摩尔分数和反应温度对反应结果的影响,并对膜在反应条件下的稳定性作了分析     

SrFe0.6Cu0.3Ti0.1O3-δ透氧膜反应器中甲烷部分氧化反应工艺及膜稳定性考察

采用SrFe_0.6Cu_0.3Ti_0.1O_3-δ混合导体透氧膜组装成膜催化反应器,进行甲烷部分氧化制合成气反应,考察了反应温度、空速、催化剂粒径等条件的影响,并分析了反应气氛引起的透氧膜结构变化情况。结果表明,在膜反应器内,催化反应与透氧过程存在相互制约和相互促进的关系。在膜反应器内进行甲烷部分氧化反应后,透氧膜的两侧表面均发生蚀刻现象,结晶度显著降低,反应侧蚀刻现象较为严重,膜表面形成了疏松的多孔层,反应气氛使膜表面晶体结构发生了较大改变,Sr容易从钙钛矿结构中析出并与CO₂结合形成SrCO₃,Sr的析出导致组成不平衡,促进了钙钛矿结构分解及其他物相的产生。     

SrFe_(0.6)Cu_(0.3)Ti_(0.1)O_(3-δ)透氧膜反应器中甲烷部分氧化反应工艺及膜稳定性考察

采用SrFe0.6Cu0.3Ti0.1O3?δ混合导体透氧膜组装成膜催化反应器,进行甲烷部分氧化制合成气反应,考察了反应温度、空速、催化剂粒径等条件的影响,并分析了反应气氛引起的透氧膜结构变化情况。结果表明,在膜反应器内,催化反应与透氧过程存在相互制约和相互促进的关系。在膜反应器内进行甲烷部分氧化反应后,透氧膜的两侧表面均发生蚀刻现象,结晶度显著降低,反应侧蚀刻现象较为严重,膜表面形成了疏松的多孔层,反应气氛使膜表面晶体结构发生了较大改变,Sr容易从钙钛矿结构中析出并与CO2结合形成SrCO3,Sr的析出导致组成不平衡,促进了钙钛矿结构分解及其他物相的产生。     

“催化接触器”型膜反应器的研究进展

对膜反应器按照流体流动方式进行分类，并对“催化接触器”型膜反应器的构成、特点与优点、多孔催化膜的制备、应用反应体系的研究状况进行综述。由于“催化接触器”型膜反应器在强化传质和消除孔内扩散方面表现出的优势，在流固相催化反应中显示出良好的应用前景。     

化学链催化甲烷氧化反应研究进展

甲烷作为天然气的主要组成成分,其有效利用具有重要的现实意义。本文首先介绍了甲烷转化工艺,系统地比较了传统甲烷氧化与化学链催化甲烷氧化工艺,提出化学链重整技术作为一种应用于甲烷氧化反应的新技术,提供了一个多功能平台,以清洁及有效的方式转换燃料。然后,介绍了应用于此技术的催化剂研究现状,重点关注具有高储氧性能、催化性能以及低合成成本特点的钙钛矿复合氧化物,特别综述了利用机器学习方法高通量筛选钙钛矿氧化物催化剂的理论计算工作。最后,系统讨论了钙钛矿氧化物对化学链催化甲烷氧化反应性能的影响规律,依据实验和密度泛函理论计算研究结果,对催化剂颗粒尺寸、金属离子价态、氧空穴形成能以及氧浓度同催化性能之间的关系进行了分析,提出钙钛矿氧化物催化甲烷氧化反应的关键影响因素,为钙钛矿氧化物催化剂的筛选提供理论支撑。     

Co~(2+)-NaX催化膜的制备及其催化苯乙烯环氧化性能

采用水热法在α-Al2O3陶瓷管载体外表面原位合成X分子筛膜,再将其与Co(NO3)2·6H2O离子交换制备催化膜,采用XRD、SEM、ICP等手段对催化膜进行表征,结果表明,催化膜牢固均匀地负载在载体的表面,其厚度约20μm,催化膜Co2+含量为8.40%。将其制备的催化接触型膜反应器用于苯乙烯氧气环氧化反应,并与相同Co2+含量的颗粒催化剂的性能进行比较,催化膜比颗粒催化剂具有更优的催化活性,其经7次循环使用,活性和稳定性仍比较好,在反应过程中催化膜中的Co2+没有发生流失。     

甲烷临氧催化转化制合成气研究进展

介绍了国内外甲烷临氧催化转化制合成气的研究进展,结合本课题组的研究结果及文献报道,对甲烷部分氧化、甲烷临氧二氧化碳重整、甲烷临氧水蒸气重整及甲烷-二氧化碳-水-氧气耦合三重整反应进行了阐述和分析,综述了在催化剂体系、反应机理和工艺条件等方面取得的近期研究成果.最后对甲烷临氧催化转化制合成气技术今后的研究重点及应用领域作了展望.     

固体氧化物电解质膜反应器中甲烷在Li／TiO2上的氧化偶联

以Li2CO3为锂源,制备了Li/TiO2膜,并用TG-DTA和XRD等技术对其进行了表征,由TG-DTA结果并结合XRD图谱可知,陪烧过程中发生了化学反应,并形成新的物相Li1.33Ti1.66O4.在YSZ固体氧化物电解质反应器中研究了甲烷在Li/TiO2膜上氧化偶联,考查了预混合、电化学两种方式供氧时甲烷分压、反应温度及停留时间等对甲烷转化速率、各产物生成速率和选择性等影响,比较了两种方式供氧时反应速率、目标产物选择性,并基于实验结果对反应机理进行了分析.结果表明,提高甲烷分压和反应温度对甲烷转化速率和目标产物选择性有利;提高预混合时氧分压或电化学供氧时的电流均能使反应速率增大,但CO2生成速率显著增加,导致目标产物选择性减小;在相同的反应温度、甲烷分压和氧通量条件下,电化学供氧时,催化剂膜上氧浓度较大而气相氧浓度较小,甲烷的转化速率及C2选择性明显大于预混合供氧.     

催化膜/过硫酸盐氧化技术研究进展

为解决过硫酸盐氧化技术中粉体催化剂的难回收问题及膜技术的局限性，将膜技术与过硫酸盐氧化技术结合降解水体污染物受到广泛关注。介绍了催化膜在过硫酸盐氧化体系的反应机理，系统地综述了催化膜的制备方法在过硫酸盐氧化体系的应用。通过对催化膜的制备过程和性能进行比较，总结了不同制备方法的优缺点及催化膜与其他高级氧化技术的综合利用。简要阐述了当前技术存在的问题与挑战，并展望了未来的研究方向。     

电场增强低温等离子催化合成C_2烃

引　言目前 ,将甲烷直接转化为乙烷、乙烯、乙炔等碳二烃的主要方法有常规催化氧化偶联、膜催化、电化学反应、微波热裂解和等离子体反应[1] .大多数甲烷直接转化主要集中在氧化偶联反应 ,如催化转化甲烷和氧气合成乙烷和水 ,乙烷进一步生成乙烯和少量高碳烃 .生成的烃类 (乙烷、乙烯、乙炔和高碳烃 )常被称为Ｃ2 +.因为乙烯的市场需求大和价格高 ,所以乙烯是主要的目的产物 .除碳二烃外 ,还常易生成ＣＯ和ＣＯ2 .这不仅减少碳二烃的生成 ,而且是强放热反应 ,移出反应热是工业生产中很困难的工程问题 ,不利于反应进行 .甲烷偶联反应的目标是…     

糠醛在Pd-Cu膜反应器中催化加氢合成糠醇

以糠醛催化加氢合成糠醇作为模型反应,采用共沉淀法制备的Cu/MgO-K₂O作为催化剂,考察了Pd-Cu膜反应器的加氢性能.膜反应器由双套管组成,采用分别进料的方式操作.即糠醛气化后由载气带入中心膜管的催化床层,而氢气则进入管壳层通过Pd-Cu合金膜渗透到反应区.在不同条件下分别进行糠醛催化加氢反应,考察了糠醛转化率、产品糠醇选择性和收率,并与传统的共进料填充床反应器进行比较.研究结果显示,膜反应器比传统的填充床反应器具有产品收率高、选择性好和副产物少的特点.此外,本文结合催化剂的组成、结构和表面形貌的表征对催化剂的催化活性和失活行为进行了讨论.     

钙钛矿型复合氧化物SrxTiO3-δ表征及甲烷氧化偶联反应催化性能

用x-射线粉末衍射(XRD)、x-光电子能谱(XPS)、氧吸附--程序升温脱附(O-TPD)研究了柠檬酸热分解法制备的钙钛矿型SrxTiO3-δ(x=0．9，1．0，1．1)催化剂组成、结构与甲烷氧化偶联反应(OCM)催化性能，结果表明钙钛矿型SrxTiO3-δ催化剂随着Sr／Ti比的增加，催化剂的氧空位增多，催化剂表面吸附氧含量增大，吸附氧脱附温度升高，与其C2选择性相关联。认为表面吸附态氧物种为OCM反应主要活性氧物种。