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CH_4-CO_2低温转化合成含氧有机物的研究

王晓红

  CH_4-CO_2低温转化直接合成含氧有机物是C_1研究领域最具挑战性的课题之一。本文综述了CH_4在催化剂表面的活化,低碳烷烃的羰基化和羧基化,CO_2的活化与转化,CH_4与CO_2的共活化及相互反应等研究进展,并以此为基础设计了CH_4-CO_2低温转化直接合成含氧有机物的催化剂及反应的进料方式,利用扫描电镜,红外,热分析,比表面测定等分析手段,结合催化剂的活性评价,对所设计催化剂进行了基础性研究,对反应的进料方式做了初步探讨,通过研究得出如下结论:(1)本文所研究的CuCo,CuCoZr及RuCo三种类型催化剂对CH_4-CO_2低温转化合成含氧有机物均有活性,在这些催化剂表面,CO_2与CH_4活化后所生成的表面碳物种反应可生成乙酸,乙醇,丙酮等两个以上碳的含氧有机物。其中乙酸的选择性最高。反应后三种催化剂表面均较少积碳。(2)三种催化剂中CuCoZr类催化剂尤其是低Cu/Co比的CuCoZr类催化剂由于具有较大的活性比表面积,低的产物吸附性能而显示较高的活性。(3)催化剂使用过程中结构及表面形态发生了很大的变化,表面由疏松多孔变得较为致密,催化剂颗粒团聚,孔数目减少,从而导致催化剂的比表面积大大下降。(4)离子交换法制备的RuCo分子筛载体催化剂,使用后的催化剂上可观察到邻羟基苯乙酮的官能团。(5)在CH_4/CO_2交替进料方式下,在较高温度下反应生成有机物的总碳转化率要高于低温的情况。(6)与CH_4/CO_2交替进料方式相比,混氢及加氧进料方式都太原理工大学硕士学位论文能提高乙酸收率,其中混氢比例合适的cH4/C 02+HZ与CH4+CoZ/H:方式最具潜力,但需要很好地控制CO:加氢.(7)催化剂及进料方式对产物分布都有影响,贵金属催化剂可以在一定程度上抑制C02加氢.(8)热力学最有利的加氧方式由于本文所研究的催化剂体系不合适而未能收到预期的效果.(9)CH4+C02/H:进料方式较有利于乙醇的生成.CH4/CoZ+HZ进料方式则对丙酮的生成较有利.(l0)在CH4活化过程中混氢,可以抑制CH4的深度脱氢,从而提高甲烷的转化率及乙酸的收率,13.8%的混氢比例对cH4的转化最有利,此时乙酸的收率达最大值.但选择性却最小.(11)在二氧化碳反应的过程中混氢可以提高乙酸收率,当混氢比例为50%时乙酸收率达最大,但此时乙酸的选择性最小.……   
[关键词]:甲烷;二氧化碳;含氧有机物;乙酸;催化剂;两步法反应
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:太原理工大学2002年
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