华东师范大学学报(自然科学版)

作者：高雅, 孙伟东, 赵国锋, 刘晔, 路勇

关键词：甲烷氧化偶联制乙烯,化学链,载氧体催化剂,晶格氧氧化,锰,

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)

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 $ \leftrightarrow $ [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.

来源：2023年第1期

《华东师范大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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