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关键词：
纳米,卤氧化镧,甲烷氧化偶联,溶胶-凝胶,非水溶剂,低温活化
发表时间：
2012-07-09 10:35:31
非水溶剂溶胶_凝胶法制备的纳米卤氧化镧在甲烷氧化偶联反应中的应用
徐鑫亮 | -> | 1141| 1| 3602.403MB |纳米,卤氧化镧,甲烷氧化偶联,溶胶-凝胶,非水溶剂,低温活化
摘要: 采用非水溶剂溶胶-凝胶法制备了具有四方晶体相结构的纳米 LaOX (X = Cl, Br). X 射线粉末衍射和扫描电子显微镜结果表明, 纳米 LaOX 样品的形貌规整、粒径均匀 (平均粒径约为 47 nm). 在甲烷氧化偶联 (OCM) 反应中, 纳米 LaOX 显示出比常规尺度 LaOX 更高的催化活性和 C2 选择性, 且纳米 LaOX 具有良好的稳定性. 此外, 常规尺度下, LaOBr 催化剂活性和 C2 选择性高于LaOCl; 纳米尺度下, 两催化剂活性相差不大, 但 LaOBr 上 C2 选择性明显更高.
甲烷氧化偶联 (OCM) 制 C2 烃类是实现天然气直接转化的有效途径之一, 且随着油基能源市场的波动而渐受关注[1~16]. 由于甲烷的稳定性高, 常需较高的活化温度, 因此开发高效低温 OCM 反应催化剂具有重要意义.卤素的引入对于烷烃选择氧化反应具有较好的促进作用[17~22]. Moffat 小组[19,20] 研究 La2O3, Pr6O11及 Sm2O3 催化 OCM 制 C2 烃类时, 发现在反应体系中
添加少量 CCl4 可提高催化剂活性; Br 的引入也促进了 OCM 反应的进行. 一般来说, 简单添加的卤素利用率较低、易流失、对设备腐蚀严重, 而卤氧化物中的卤素则相对稳定, 可较好地克服上述缺点. 稀土基催化剂因具有特有的储/放氧特性而在 OCM 中广受关注[6~16,19~25], 但有关其尺度效应的报道相对较少.本文试图利用纳米催化剂的颗粒尺度小, 表面缺陷位多, 活化能力强; 比表面积大, 利于活性中心分散等特点[1,3,4,14,23,26~28], 制备纳米 LaOX (X = Cl, Br) 样品, 并考察其在 OCM 反应中的催化性能.
目前, 纳米催化剂的制备方法通常有固相法、沉淀法、水热法及溶胶-凝胶法等. 其中溶胶-凝胶法制备的纳米催化剂具有比表面积大、均匀性好、反应条件温和等特点. 该法有水溶剂和非水溶剂两种路线: 前者作为前驱盐的金属有机盐的水解速率较快、较难控制; 而后者反应速率较为缓和, 较易控制[29~31]. 因此, 本文采用非水溶剂路线溶胶-凝胶法制备纳米 LaOX 催化剂.
添加少量 CCl4 可提高催化剂活性; Br 的引入也促进了 OCM 反应的进行. 一般来说, 简单添加的卤素利用率较低、易流失、对设备腐蚀严重, 而卤氧化物中的卤素则相对稳定, 可较好地克服上述缺点. 稀土基催化剂因具有特有的储/放氧特性而在 OCM 中广受关注[6~16,19~25], 但有关其尺度效应的报道相对较少.本文试图利用纳米催化剂的颗粒尺度小, 表面缺陷位多, 活化能力强; 比表面积大, 利于活性中心分散等特点[1,3,4,14,23,26~28], 制备纳米 LaOX (X = Cl, Br) 样品, 并考察其在 OCM 反应中的催化性能.
目前, 纳米催化剂的制备方法通常有固相法、沉淀法、水热法及溶胶-凝胶法等. 其中溶胶-凝胶法制备的纳米催化剂具有比表面积大、均匀性好、反应条件温和等特点. 该法有水溶剂和非水溶剂两种路线: 前者作为前驱盐的金属有机盐的水解速率较快、较难控制; 而后者反应速率较为缓和, 较易控制[29~31]. 因此, 本文采用非水溶剂路线溶胶-凝胶法制备纳米 LaOX 催化剂.
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