化学链甲烷氧化偶联载氧体催化剂Na_(2)WO_(4)/Mn_(7)SiO_(12)-SiO_(2)的研究

作     者：高雅 孙伟东 赵国锋 刘晔 路勇 GAO Ya;SUN Weidong;ZHAO Guofeng;LIU Ye;LU Yong

作者机构：华东师范大学化学与分子工程学院、上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验室上海200062 崇明生态研究院上海202162 

基　　金：国家自然科学基金(22072043,21773069,21703069) 上海市科学技术委员会基础重点项目(18JC1412100) 

出 版 物：《华东师范大学学报（自然科学版）》 (Journal of East China Normal University(Natural Science))

年 卷 期：2023年第1期

页      码：95-103页

摘      要：通过提高Mn_(2)O_(3)-Na_(2)WO_(4)/SiO_(2)中Mn_(2)O_(3)的含量并经原位化学链甲烷氧化偶联(CL-OCM)反应活化制得了具有良好活性和选择性的Na_(2)WO_(4)/Mn_(7)SiO_(12)-SiO_(2)载氧体催化剂,在750℃、12 s甲烷停留时间、27的较低剂烷比(mCat/mCH_(4))条件下,获得了12%的CH_(4)转化率和81.5%的C2-C3选择性;进一步降低mCat/mCH_(4)到13.5时,CH_(4)转化率降至7%,但C2-C3选择性可达90%.要指出的是,C3产物中仅检测到了C3H6,其选择性约为5%.XRD(X-ray diffraction)分析表明,随着CL-OCM氧化-还原循环次数的增加,催化剂的载氧体逐渐由Mn_(2)O_(3)转变为Mn_(7)SiO_(12),同时伴随着CH_(4)转化率的逐渐下降及C2-C3选择性的不断提高直至稳定.基于上述认识,将Na_(2)WO_(4)/Mn_(2)O_(3)-SiO_(2)在800℃空气中直接焙烧,可一步制得Na_(2)WO_(4)/Mn_(7)SiO_(12)-SiO_(2)载氧体催化剂.相比于Mn_(2)O_(3),载氧体Mn_(7)SiO_(12)中的晶格氧活度较低,构建的Mn_(7)SiO_(12)■[MnSiO_(3)+MnWO_(4)]的氧化-还原循环可适度减缓晶格氧的释放速率,抑制了目标产物的深度氧化,从而获得了较高的C2-C3产物选择性,但CH_(4)转化率有所降低.上述研究结果对设计构建高效的CL-OCM载氧体催化剂具有借鉴意义.

主 题 词：甲烷氧化偶联制乙烯 化学链 载氧体催化剂 晶格氧氧化 锰 

学科分类：081704[081704] 07[理学] 070304[070304] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1000-5641.2023.01.010

馆 藏 号：203116673...