化学链甲烷氧化偶联载氧体催化剂Na₂WO₄/Mn₇SiO₁₂-SiO₂的研究

作者：高雅; 孙伟东; 赵**; 刘晔; 路勇

来源：华东师范大学学报(自然科学版), 2023, (01): 95-103.

• 甲烷氧化偶联制乙烯
• 化学链
• 载氧体催化剂
• 晶格氧氧化
• 锰

通过提高Mn2O3-Na2WO4/SiO2中Mn2O3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Na2WO4/Mn7SiO12-SiO2载氧体催化剂,在750℃、12 s甲烷停留时间、27的较低剂烷比(mCat/mCH4)条件下,获得了12%的CH4转化率和81.5%的C2-C3选择性;进一步降低mCat/mCH4到13.5时,CH4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Mn2O3转变为Mn7SiO12,同时伴随着CH4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Na2WO4/Mn2O3-SiO2在800℃空气中直接焙烧,可一步制得Na2WO4/Mn7SiO12-SiO2载氧体催化剂.相比于Mn2O3,载氧体Mn7SiO12中的晶格氧活度较低,构建的Mn7SiO12■[MnSiO3+MnWO4]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CH4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.

• 单位
  华东师范大学