本文關(guān)鍵詞：Li-Mn氧化物體系催化劑上甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)的研究

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【摘要】：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(gè)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(diǎn)。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/MO_x(M=Mg、La、Ti、Si、Zr和Ta等)催化劑,結(jié)果表明,以TiO_2為載體制備的Li-Mn/TiO_2催化劑具有較高的甲烷的轉(zhuǎn)化率與C_2烴選擇性。Li/Mn=1:2的Li-Mn/TiO_2催化劑具有最高的甲烷轉(zhuǎn)化率,C_2烴特別是C_2H_4選擇性,推測(cè)此時(shí)Li和Mn形成了LiMn_2O_4,可能對(duì)催化劑活性具有促進(jìn)作用。其次研究了不同制備方法對(duì)Li-Mn/TiO_2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(xì)探討了LiMn_2O_4/TiO_2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LiMn_2O_4催化劑具有較高的活性,在775℃、0.1MPa、7200m L/(h·g)-1,CH_4:O_2=2.5的條件下,甲烷轉(zhuǎn)化率可達(dá)25.8%,C_2選擇性可達(dá)43.2%。這就進(jìn)一步確定了LiMn_2O_4對(duì)OCM活性的作用,而TiO_2的存在不僅可提高甲烷轉(zhuǎn)化率和C_2選擇性,還有效抑制了甲烷完全氧化形成CO_2。負(fù)載8%LiMn_2O_4的LiMn_2O_4/TiO_2催化劑性能最優(yōu),此時(shí)甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到31.6%,C_2選擇性為52.4%,CO_2選擇性降低到26.3%�？疾炝吮簾郎囟葘�(duì)催化劑活性的影響,850℃為LiMn_2O_4/TiO_2催化劑的最佳焙燒溫度。最后,探討了以La_2O_3為載體的Li-Mn/La_2O_3催化劑體系,發(fā)現(xiàn)稀土金屬氧化物L(fēng)a_2O_3的存在可促使OCM反應(yīng)在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行,且甲烷轉(zhuǎn)化率與C_2烴選擇性較高。考察了催化劑組成對(duì)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(jìn)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/La_2O_3的催化效果最好,700℃、CH_4:O_2=2..5、GHSV=7200m L/(g·h)~(-1)為最佳的操作條件。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TQ221.211

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1176557