添加物对钛基甲烷氧化偶联催化剂性能影响的研究 Ⅱ．Li－La－Mn／TiO_2催化剂的催化性能及其表征

对ＴｉＯ２、Ｍｎ／ＴｉＯ２、Ｌａ／ＴｉＯ２、Ｌａ－Ｍｎ／ＴｉＯ２、Ｌｉ－Ｍｎ／ＴｉＯ２、Ｌｉ－Ｌａ／ＴｉＯ２和Ｌｉ－Ｌａ－Ｍｎ／ＴｉＯ２等系列钛基甲烷氧化偶联催化剂的催化性能进行了考察，并用ＸＲＤ和ＸＰＳ对该系列催化剂进行了表征。实验结果表明，Ｌｉ－Ｌａ－Ｍｎ／ＴｉＯ２催化剂对甲烷氧化偶联反应具有较高的反应活性和Ｃ２烃选择性。催化剂中Ｔｉ组分主要以＋４价存在；Ｌｉ组分能促进Ｌａ与ＴｉＯ２的相互作用，而形成钛酸镧，使Ｌａ组分在催化剂表面的浓度减小，而Ｌｉ组分本身则主要是以Ｌｉ２ＳＯ４状态存在于催化剂中，是Ｍｎ／ＴｉＯ２、Ｌａ／ＴｉＯ２、Ｌａ－Ｍｎ／ＴｉＯ２等催化剂的优良添加剂。Ｍｎ组分主要以低价（＋２、＋３）氧化物分布于催化剂表面，Ｌａ、Ｍｎ的添加主要是使甲烷活化，提高催化剂的活性，Ｌｉ组分的添加主要是提高甲烷氧化偶联反应的选择性即Ｃ２烃收率。     

添加物对钛基甲烷氧化偶联催化剂性能影响的研究：II…

用Ｏ２－ＴＰＤ、ＣＯ２－ＴＰＤ和ＴＰＲ－ＴＰＯ技术研究了Ｌｉ－Ｌａ－Ｍｎ／ＴｉＯ２（Ｉ）和Ｌｉ－Ｌａ－Ｍｎ－Ｗ／ＴｉＯ２（Ⅱ）甲烷氧化偶联催化剂对氧的吸附能力、表面酸碱性和表面氧化－还原性能，并结合这两个催化剂对甲烷氧化偶联反应的性能进行了讨论。Ｏ２－ＴＰＤ、ＣＯ２－ＴＰＤ和ＴＰＲ－ＴＰＯ结果示出，Ⅱ号催化剂对氧的吸附能力比Ｉ号催化剂强得多；Ｉ号和Ⅱ号催化剂都具有较强的碱性位，但Ⅱ号催化剂的强碱性     

添加物对钛基甲烷氧化偶联催化剂性能影响的研究Ⅲ．钛基催化剂性能及程序升温研究

用Ｏ２－ＴＰＤ、ＣＯ２－ＴＰＤ和ＴＰＲ－ＴＰＯ技术研究了Ｌｉ－Ｌａ－Ｍｎ／ＴｉＯ２（Ⅰ）和Ｌｉ－Ｌａ－Ｍｎ－Ｗ／ＴｉＯ２（Ⅱ）甲烷氧化偶联催化剂对氧的吸附能力、表面酸碱性和表面氧化－还原性能，并结合这两个催化剂对甲烷氧化偶联反应的性能进行了讨论。Ｏ２－ＴＰＤ、ＣＯ２－ＴＰＤ和ＴＰＲ－ＴＰＯ结果显示出，Ⅱ号催化剂对氧的吸附能力比Ⅰ号催化剂强得多；Ⅰ号和Ⅱ号催化剂都具有较强的碱性位，但Ⅱ号催化剂的强碱性位数量比Ⅰ号催化剂多，而且出现强碱性位的位置显著地向低温方向移动，同时Ⅱ号催化剂的氧化能力也比Ⅰ号催化剂强。从而使得Ⅱ号催化剂比Ⅰ号催化剂具有更高的催化活性和Ｃ２烃收率，最佳反应温度也降低了８０℃，同时最佳空速也显著增大。Ⅱ号催化剂比Ⅰ号催化剂性能更加优越。     

ABO_3钙钛矿复合氧化物催化剂上甲烷和乙烷选择氧化制乙烯

研究了钙钛矿复合氧化物ＣａＴｉｌ－ ｘＬｉｘＯ３ － δ催化剂用于炼厂干气中甲烷和乙烷选择氧化制乙烯的催化性能。通过加入ＭｎＣＯ３ 和负载Ｐｔ 改善催化性能,并考察了空速和催化剂装填量的影响。结果表明ＣａＴｉ０－８Ｌｉ ０－２Ｏ３ － δ中加入质量分数为３０ ％ 的ＭｎＣＯ３ ,在７７５ ℃甲烷和乙烷的转化率略有增加的同时乙烯的选择性增加１０ ％ 以上,乙烯收率可达５５ ％ 。３０ ％ ＭｎＣＯ３／ＣａＴｉ０－８Ｌｉ０－２Ｏ３ － δ催化剂再负载质量分数为０－２ ％ 的Ｐｔ 可进一步提高乙烯选择性,最佳乙烯收率可达６３ ％ 。单纯甲烷氧化偶联和单纯乙烷氧化脱氢试验表明,ＭｎＣＯ３ 的加入可以提高甲烷氧化偶联反应中甲烷的转化率和乙烷氧化脱氢反应中乙烯的选择性。     

稀土氧化物Sm_2O_3对Li／MgO催化剂在甲烷氧化偶联反应中的促进作用

讨论了稀土金属氧化物Ｓｍ２Ｏ３对Ｌｉ／ＭｇＯ催化剂在甲烷氧化偶联反应中的促进作用。Ｌｉ／ＭｇＯ催化剂经Ｓｍ２Ｏ３调变后，在７５０℃条件下反应生成Ｃ２烃的选择性由４８％提高到６９％，Ｃ２烃收率可达１７％以上，由于操作温度比原催化剂低５０～６０℃，增长了稳定运转时间。ＣＯ２－ＴＰＤ实验结果表明，调变后的催化剂碱中心数目增多了。ＸＲＤ谱图显示，加Ｓｍ后催化剂结构中有新的未知相生成。与热化学分析数据关联起来推测，该未知相可能是一种多元复合氧化物相，由Ｓｍ、Ｌｉ、Ｍｇ和氧在高温焙烧时形成的。多元复合氧化物的产生可能导致氧空穴的增加，对反应产生有利影响。     

双组分过渡金属氧化物催化剂上湿天然气中乙烷氧化脱氢制乙烯

研究了双组分过渡金属氧化物催化剂对湿天然气中乙烷氧化脱氢反应的影响,发现在７５０℃,ＳＶ＝２０００ｈ＾－１,Ｃ２Ｈ６：Ｏ２＝１：１,常压条件下,双组分过渡金属氧化物催化剂中催化活性较好的催化剂分别是Ｍｎ＾２＋－Ｖ２Ｏ５、ＴｉＯ２－ＷＯ３、Ｍｎ＾２＋－ＳｉＯ２和ＢａＣＯ３－ＷＯ３,对Ｃ２Ｈ４收率分别达到３６．４５％、３０．９２％、４４．９９％和３６．７０％。初步考察了催化剂不同配比对催化剂活性的影响     

甲烷氧化偶联W－Mn／SiO_2催化剂的稳定性考察

报道了Ｗ－Ｍｎ／ＳｉＯ＿２混浆催化剂分别在０．２和３０ｍｌ固定床进行１０００和５００ｈ的稳定性试验结果，并用ＸＲＤ、ＦＴ－ＩＲ和ＢＥＴ方法对催化剂进行了表征。结果表明，该催化剂具有良好的ＣＨ＿４氧化偶联制Ｃ＿２烃的催化活性和稳定性。结构测试表明，在５００ｈ反应后，该催化剂中结晶形式的Ｎａ）２ＷＯ＿４和Ｍｎ＿２Ｏ＿３均已消失，α－方石英已完全转变为α－鳞石英和α－ＳｉＯ＿２石英。但催化剂的这种结构变化尚未对生成Ｃ＿２烃的收率和选择性产生明显影响。     

助剂对F－T合成Fe－Mn共沉淀催化剂的影响 Ⅲ．催化剂的MES表征

用穆斯堡尔谱（ＭＥＳ），考察了助剂Ｌａ、Ｋ、Ｖ、Ｚｎ对共沉淀Ｆｅ－Ｍｎ催化剂经焙烧、还原及Ｆ－Ｔ合成反应等不同过程后体相结构的影响。研究表明．４５０℃焙烧后，Ｆｅ－Ｍｎ催化剂由铁磁性和超顺磁性α－（Ｆｅ１－ｘＭｎｘ）２Ｏ３组成。助剂Ｌａ、Ｋ、Ｖ、Ｚｎ的加入均可使催化剂晶粒细化，其中尤以Ｌａ作用最强；还原后，Ｆｅ－Ｍｎ本底催化剂包含超顺磁α－（Ｆｅ１－ｘＭｎｘ）２Ｏ３、（Ｆｅ１－ｚＭｎｚ）Ｏ及α－Ｆｅ等物相，上述助剂的加入均可使α－Ｆｅ的量减少；同时助剂Ｖ、Ｚｎ还使催化剂中出现（Ｆｅ１－ｙＭｎｙ）３Ｏ４尖晶石新相；ＦＴ合成反应后，本底催化剂由超顺磁α（Ｆｅ１－Ｍｎｘ）２Ｏ３、（Ｆｅ１－ｚＭｎｚ）Ｏ、ｘ－Ｆｅ５Ｃ２、ε－Ｆｅ２．２Ｃ及（Ｆｅ１－ｙＭｎｙ）３Ｏ４等物相组成，助剂Ｌａ、Ｋ均使催化剂中碳化物的量增多，其中Ｌａ主要促进生成ε－Ｆｅ２．２Ｃ，而Ｋ则主要促进Ｘ－Ｆｅ５Ｃ２的生成；助剂Ｖ、Ｚｎ使碳化物的量减少，氧化物的量增多，且碳化物主要是ε－Ｆｅ２．２Ｃ。     

甲烷在担载过渡金属氧化物上转化的初步研究

对不同的载体（ＨＺＳＭ－５、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２和ＭｇＯ）担载不同过渡金属氧化物的甲烷非氧化气氛下转化成苯和Ｃ２－－烃的反应进行了研究，结果发现这些催化剂的反应性能差异很大。载体的酸性越强，甲烷的转化率越高，苯的选择性也越高。ＨＺＳＭ－５担载的第一过渡金属氧化物（从Ｖ２Ｏ５到ＺｎＯ），只有Ｖ／ＨＺＳＭ－５和Ｚｎ／ＨＺＳＭ－５才有明显的催化活性，而其担载的Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ的相应氧化物几乎没有活性。ＨＺＳＭ－５担载的过渡金属如Ｒｅ、Ｗ、Ｍｏ和Ｖ等的高价态氧化物都表现出很好的甲烷转化活性。     

甲烷氧化偶联制乙烯高选择性MgO—La2O3体系催化剂的研究

研制了高速选择性ＭｇＯ－Ｌａ２Ｏ３体系的甲烷氧化偶联催化剂,并考察了甲烷空速,甲烷与氧比,反应温度等对催化剂活性与选择性的影响,发现该催化剂可适应的反应温度,甲烷与氧比等范围较宽,但对甲烷空速的变比较为敏感。在最佳条件下连续反应５００ｈ,该催化剂的甲烷转化率≥１９％,Ｃ２选择性〉７５％,经ＸＲＤ,ＸＰＳ分析结果表明其催化剂的相稳定,催化剂的Ｌａ的反应中和表面富集。     

甲烷氧化偶联制乙烯高选择性催化剂的研究

制备了甲烷氧化偶联制乙烯高选择性催化剂,考察了ＭｇＯ－ＢａＯ、ＳｒＣＯ３－ＢａＯ、Ｌａ２Ｏ３－ＢａＯ体系催化剂的活性和选择性及ＣＨ４／Ｏ２、反应温度和空速对催化剂性能的影响。实验表明在反应条件为：ＣＨ４／Ｏ２＝７．８～８．０、反应温度８００～８２０℃、ＣＨ４空速为５００～１０００ｈ＾－１的范围内,Ｌａ２Ｏ３～ＢａＯ体系催化剂的ＣＨ４转化率在１８％～２０％,Ｃ２的选择性能保持在８０％以上,用ＸＲＤ、     

锂和镧的添加对NiO/Al_2O_3甲烷部分氧化积炭的影响

采用ＮＨ３－ＴＰＤ技术考察了ＮｉＯ／Ａｌ２Ｏ３表面酸性，发现Ｌｉ和Ｌａ的添加使催化剂的表面酸性强度和酸性中心数目低于相应的ＮｉＯ／Ａｌ２Ｏ３。同时利用ＴＧ、ＴＰＯ－ＭＳ、ＸＰＳ等技术考察了ＮｉＯ／Ａｌ２Ｏ３和ＬｉＮｉＬａＯ／Ａｌ２Ｏ３上的甲烷部分氧化制合成气积炭情况。发现Ｌｉ和Ｌａ的添加显著提高了催化剂的抗积炭能力。ＬｉＮｉＬａＯ／Ａｌ２Ｏ３上甲烷部分氧化反应寿命实验表明，反应连续进行２００ｈ，ＣＨ４转化率一直保持不变，这说明Ｌｉ和Ｌａ的添加还可以提高ＮｉＯ／Ａｌ２Ｏ３的热稳定性。     

W-Mn/SiO _2甲烷氧化偶联催化剂流化床的放大研究

在催化剂装量为２００ｍＬ的不锈钢流化床反应器上，Ｗ－Ｍｎ／ＳｉＯ２催化剂甲烷氧化偶联反应性能及稳定性试验结果表明，在甲烷空速为７０００ｈ－１，反应温度为８００℃，原料中氧含量为１１．８％时，Ｃ２烃选择性和收率分别可达８２．６％和１７．８６％；反应温度为８７５℃，Ｏ２含量为１５．１％时，Ｃ２烃收率和选择性分别为１９．４％和７５．７％。在４５０ｈ稳定性试验中，Ｃ２烃的收率和选择性一直在１７％和７０％以上。另外，用ＸＲＤ、ＩＣＰ－ＡＥＳ和ＢＥＴ等手段分别对新鲜催化剂和经稳定性试验后的催化剂进行了表征。     

湿天然气中乙烷氧化脱氢的研究：Ⅱ.过渡金属催化剂的研究

在５５０￣７００℃的温度范围内研究了过渡金属单组分催化剂对湿天然气中乙烷氧化脱氢催化反应。结果表明,在７００℃时,过渡金属单组分催化剂活性、选择性与其离子半径变化规律一致,对ＭｎＳＯ４、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３的活性与晶格氧活动性有顺应关系。添加不同阴离子催化剂表现出不同的活性,实验发现,ＭｎＳＯ４有较好活性,在７００℃时对Ｃ２Ｈ４选择性为６８．４８％,收率为３０．５４％,Ｏ２－ＴＰＤ实验表明吸附氧与     

炼油厂干气选择氧化制乙烯MnOx系列催化剂的研究

在实验室研究了ＭｎＯｘ 系列催化剂的干气选择氧化制乙烯的性能,考察了担载碱金属元素Ｋ、Ｌｉ及不同Ｌｉ盐对其性能的影响。结果表明,在８００ ℃时, ＭｎＯｘ 担载ＬｉＣｌ的催化剂乙烷转化率为７６．２％ ,甲烷表观转化率为２．５％ ,乙烯选择性为８２．９％ ,乙烯收率达６５．２％ ; ＭｎＯｘ 担载Ｌｉ２ ＳＯ４ 的催化剂乙烷转化率为８１．９％ ,乙烯选择性为７２．５％ ,乙烯收率为５９．４％ 。ＸＲＤ结果表明,ＭｎＯｘ 系列催化剂反应前主要是Ｍｎ２Ｏ３ ,反应后全部或部分被还原成ＭｎＯ。     

Cu-MnO_x/Al_2O_3催化剂上CO_2加氢反应的研究

对不同Ｃｕ／Ｍｎ 物质的量比、不同焙烧温度和不同Ａｌ 含量的Ｃｕ － ＭｎＯｘ／Ａｌ２Ｏ３ 制备的催化剂,研究了在不同的反应温度下ＣＯ２ 加氢的反应活性。结果表明,当Ａｌ２Ｏ３ 的物质的量分数在５ ％ ～１０ ％ 。ｎ（Ｃｕ） ｎ（ Ｍｎ） ＝ １ ２ 、焙烧温度４００ ℃,反应温度２６０ ℃时,催化剂的活性较高。     

稀土镍基催化剂在甲烷选择氧化制合成气中的催化性能

研究了Ｎｉ／ＺｒＯ２、Ｎｉ／ＺＳＭ、Ｎｉ／ＴｉＯ２－ＺｒＯ２、Ｎｉ／Ｙ／ＺｒＯ２和Ｎｉ／Ｃｅ／ＺｒＯ２等系列镍基催化剂，在常压固定床流动反应装置上考察了催化剂在甲烷选择性氧化制合成气中的催化活性与选择性。研究了载体、金属镍担载量及稀土添加物对催化剂性能的影响。考察了不同反应温度、空速及烷氧比条件下的催化反应性能。结果表明，稀土促进的Ｎｉ／ＺｒＯ２体系是良好的甲烷选择氧化制合成气催化剂。当反应温度高于７００℃、空速为２．８４×１０５ｍｌ／ｇ·ｈ，烷氧比为２时，甲烷单程转化率＞９２％，ＣＯ＋Ｈ２选择性＞９０％。     

柴油机排放碳颗粒物燃烧催化剂性能的研究

在固定床反应装置上考察了碳颗粒物燃烧催化剂的活性。以Ｃｕ－Ｖ－Ｏ催化剂为基础，添加第三金属组分后，得到活性较高的Ｃｕ－Ｖ－Ｍｎ－Ｏ催化剂。通过ＩＲ、ＢＥＴ、ＤＴＡ和ＸＲＤ等手段，研究了溶液ｐＨ值和焙烧温度对Ｃｕ－Ｖ－Ｍｎ－Ｏ催化剂性能的影响。结果表明，溶液中酸的存在对催化剂活性不利，ＣＵ３Ｖ２Ｏ８是催化剂的主要活性晶相。     

在ThO_2－SrCO_3／BaSO_4催化剂中甲烷氧化偶联反应的研究

研究了ＴｈＯ２－ＳｒＣＯ３／ＢａＳＯ４催化剂在甲烷氧化偶联反应中的催化作用，发现在ＳｒＣＯ３／ＢａＳＯ４中添加ＴｈＯ２可明显提高催化剂的活性，其Ｃ２选择性及Ｃ２收率可达６１．３１％和１８．１７％，而且经过３００ｈ的连续考察，活性稳定。用ＸＲＤ方法研究了３组份催化剂的物相组成，推测结构与催化性能的关系。用ＴＰＤ方法研究３组份催化剂的酸碱性与活性的关系。     

天然气中甲烷和乙烷直接转化制乙烯

天然气中的甲烷和乙烷可以同时在Ｎａ２ＷＯ４－Ｍｎ／ＳｉＯ２催化剂上得到活化生成乙烯。在甲烷转化率为２０％时，原料甲烷氧化偶联反应生成Ｃ２＋的选择性为～８０％，原料乙烷反应的转化率为～８５％，选择性为～７０％。