碳氢燃料超音速燃烧的数值研究

本文对CH_4横向喷入超音速高温空气主流的二维流场进行了数值模拟，对CH_4-O_2的六方程反应模式进行了检验，借以对混合与燃烧过程的现象与机理加以研究，并与单方程反应模型及H_2横向喷射的情况进行了对比。得到了较为理想的结果。本文采用二维雷诺平均全N-S方程进行计算，采用热完全气体模型，用Baldwin-Lomax代数涡粘性湍流模型来模拟湍流效应。假定N_2不参加反应，CH_4-O_2反应机制选取六个基本反应，以及九个组元O、O_2、CH_3、CH_4、OH、CHO、CH_2O、CO和CO_2，应用空间二阶精度Harten-Yee隐式TVD格式，采用化学源项点隐的全隐方法数值求解。本文对多种超音速空气主流及边界条件的工部进行了数值模拟，并对其流场进行了分析。针对工作中出现的问题，提出了对下一步工作的展望。

稀土金属氧化物表面活性氧以及甲烷氧化偶联反应的研究

天然气中含有极其丰富的甲烷，目前绝大部分都被当作燃料烧掉了。这就给我们化学工作者提出一个新的课题，即天然气的化学利用自从八十年代初期以来，许多化学工作者进行了甲烷氧化偶联制乙烷、乙烯的研究，其特点是可以不经过合成气的过程，由甲烷直接转化成乙烷和乙烯。本文研究了Li/La_2O_3催化剂对甲烷氧化偶联反应的催化活性。首先考察了焙烧温度对催化性能的影响。其中6wt%Li/La_2O_3催化剂分别在350 ℃, 850 ℃, 950 ℃焙烧，发现低温反应时，焙烧温度较低的催化剂具有较高的C_2化合物产率，高温反应时也具有类似的结果。780 ℃反应时，350 ℃焙烧的催化剂具有最高的C_2化合物产率12%（CH_4:O_2 = 2）和14%（CH_4:O_2 = 3）。X-衍射结果表明：350 ℃焙烧的催化剂是由多种物相组成的不稳定态。在相同的反应条件下，比较了850 ℃焙烧的6wt%Li/La_2O_3和3wt%Li/La_2O_3催化剂（CO_2中制），发现在所有的反应温度范围3wt%Li/La_2O_3（CO_2中制）催化剂C_2化合物的产率都比6wt%Li/La_2O_3高的多。表明CO_2对催化活性有着一定的影响。反应混合物中CH_4和O_2的配比对催化反应影响的研究，发现只有当CH_4:O_2 = 3时，甲烷的转化率较高，C_2化合物的选择性最好，C_1化合物的选择性最低。研究了催化剂中Li含量对催化性能的影响，发现加Li的催化剂C_2化合物的选择性和产率都比La_2O_3高，在所研究的范围内（Li含量0% ～ 3.2%），0.6wt%Li/La_2O_3催化剂C_2化合物产率高达17%，C_2化合物的选择性几乎不变（68%）。La_2O_3选择性只有40%，可见Li/La_2O_3催化剂对纯La_2O_3具有高的催化活性。为了进一步探讨催化反应机理，研究了Li/La_2O_3催化剂表面氧的形态，用ESR方法检测到O_2~-的存在，其g值为g_(22) = 2.031，g_(yy) = 2.000, g_(xx) = 1.995。这种O_2~-离子室温不稳定。我认为O_2~-在高温时能与CH_4发生反应，其反应机理如下：O_2(gas) <=> O_2(ads) →+e O_2~- → +e → 2O~- → +2e 2O~(2-) O~- + CH_4 → CH_3 + OH~- 2CH_3 → C_2H_6 C_2H_6 + O~- → C_2H_5 + OH~- C_2H_5 + O~(2-) → C_2H_5O~- + e C_2H_5O~- → C_2H_4 + OH~- CH_3 + O~(2-) → OCH_3~- → CO, CO_2 CH_3 + O_2 → CH_3O_2 → CO, CO_2 研究了CH_4在La_2O_3和Li/La_2O_3催化剂上吸附后的低温（77K）程脱发现低温（77K）时，CH_4在La_2O_3上发生了化学吸附，产生了CO和CO_2即La_2O_3催化剂77K时可以活化甲烷，但有利于甲烷完全氧化。77K时，CH_4在Li/La_2O_3催化剂上也发生了化学吸附，产物除CO和CO_2外，还有部分乙烷生成。可见与La_2O_3相比Li/La_2O_3催化剂77K有利于甲烷选择性氧化。在Sm_2O_3和Eu_2O_3表面活性氧检测方面也作了大量的工作用急冷和慢慢冷却的方法，在Sm_2O_3和Eu_2O_3表面都没有检测到表面氧。

石油污染土壤堆腐清洁技术研究

本项研究利用自行设计的国内首创的生物堆腐池对污染土壤中的石油降解条件进行研究，并优化其运行工艺参数。本研究采用三株真菌进行堆腐败石油污染土壤的实验。堆腐池为：长 * 宽 * 高 = 118.5 * 65.5 * 12.5 = 0.097M~3，通气、养分、水分等调控在好氧条件下进行。本实验设计了5个处理组，进行了室内小试实验和室外中试实验，探讨了污染土壤中石油的净化效果，为此技术推广应用奠定了基础。研究结果如下：1 室内模拟实验表明，P菌能有效地降解污染土壤的石油。在50天的时间，达到66.1%的降解率，比次位的土著F菌61.8%，高出近5个的百分点。说明，其可以高效降解污染土壤的石油，可以用于石油污染土壤的生物修复处理。2 通气的调控是本实验中微生物生长好坏的一个非常重要的指标。利用生物泥浆反应器进行室内堆腐实验的模拟。设计了6个处理的比较实验，反应容积为4710cm~3，在50天的实验过程中得出，通气为每立方米土，22.37m~3/min(通气10分），是最佳通气条件。3 在微生物降解污染土壤中，设计正交实验，确立了土壤生物修复的调控因子，表明，温度对实验过程的影响最大，养分次之，pH和温度作为调控因子，对实验过程的影响较小。最后确立条件：温度25 ℃,湿度20%（W/W），pH6-8，C:N:P为100:10:1。4 处理的污染土样组分，进行了GC/MS的谱图分析。表明，污染土壤中含有14，15，16，17，18烷，菲，萘等，还有烯烃和环烷烃，而且本底很高，说明本污染土壤是一个复杂的混合物。5 通过设计不同浓度，不同温度，进行了土壤中组分的挥发性实验。得出，在浓度一定时，温度高的挥发率大于温度低的；在温度一定时，低浓度挥发率高于高浓度的。而原始污染土壤中的挥发率则很低，可以忽略。6 通过室外堆腐实验中的呼吸强度，耗氧变化，油降解能力之间的实验观察，发现三者之间成正相关，调控前二者之间的变化，就可以促进油的降解，为该工艺的应用提供了技术参数。7 在二年度室外实验过程中，得出，白腐真菌P菌为一株良好的石油降解菌，在200天时间内，初始浓度为5.8%的石油污染土壤，石油降解率能达到79.1%，在其后，降解曲线上升平缓，其原因还需今后进一步研究。8 通过对温主观气体CH_4和N_2O二种温室气体的实验观测，研究了污染土壤在生物修复过程中的温室气体的排队放通量。结果表明，N_2O, CH_4通量较小，本实验堆腐过程中不是温室气体的一个源。

植物释放 NO_2 与光照及相关生物化学过程关系的研究

N_2O 是影响全球气候变化的重要温室气体，其源汇估算是深入了解人类活动对环境变化的基础。目前 N_2O 源汇的估算仍有不确实性。大气 N_2O 主要来自生物排放。植物本身作为 N_2O 排放源的发现为 N_2O 源的估算开辟了新的研究领域，为提高 N_2O 源汇估算的精确度提供了可能。植物排放 N_2O 的研究己日益引起科学家的重视。本文采用田间栽种和室内培养实验相结合的研究方法，对植物 N_2O 排放与光照的关系，及相关生物化学过程进行了系统的研究。通过对大豆及叶菜类蔬菜的观测实验，进一步证实了植物释放 N_2O 这一重要植物生物生态现象的存在；对影响植物释放 N_2O 的重要环境因子-光照对 N_2O 排放通量的影响进行了深入的探讨；研究了植物体 N 代谢过程中涉及N_2O 产生过程的硝酸盐还原作用、亚硝酸盐还原作用和植物 N_2O 释放通量之间的关系。部分揭示了植物释放 N_2O 的机理，为植物释放 N_2O 及光调节机理模型的建立提供了必要的实验和理论依据。主要实验结果如下：1）通过对不同光照条件下，不同 N 素营养供给水平大豆N_2O 释放通量 叶片内的硝酸盐、亚硝酸含量的测定，结合使用硝酸盐同化（或异化）还原作用的抑制剂（如 CH_4 或 C_2H_2），对不同培养条件下大豆的 N_2O 释放进行了测定，进一步证明了光照对大豆释放 N_2O的影响，即强光照下大豆 N_2O 的释放较少，弱光照下大豆 N_2O 的释放较多。验证乙炔对大豆植物转化 N_2O 的抑制作用。硝酸盐培养同铵盐培养相比，在不同光照条件下，大豆苗 N_2O 释放明显增加，并有较高硝酸盐积累，光照强度的降低也能导致 NO_3~- 的积累，硝酸盐培养的大豆体内 NO_2~- 含量高于铵盐培养。2）用封闭式箱法和乙炔抑制技术，通过对 200 和 40 μmol·m~(-2)·s~(-1) 光照条件下不同苗龄大豆植株 N_2O 释放通量和叶片硝酸盐还原酶活性及硝酸盐和亚硝酸盐含量的同步测定，研究了不同光照对苗期大豆 N_2O 释放和硝酸盐还原酶活性的影响。首次揭示，在强光照条件下苗期大豆叶片硝酸还原酶活性呈现“V”形变化，在此期间 N_2O 释放通量逐渐增加，两者变化趋势不呈现相关性；在弱光照条件下，同一时期大豆体内硝酸盐还原酶活性与强光照条件下相比较低，而 N_2O 释放通量较高，也呈现逐渐增加趋势，硝酸还原酶活性和 N_2O 释放通量显著相关。强光照条件下大豆叶片硝酸还原酶活性和大豆叶片硝酸盐含量显著相关。两种光照处理下，亚硝酸盐含量均较低。3）利用 3 种不同光照条件处理，对苗期大豆亚硝酸盐还原酶提取液的活性进行了观测，同时结合三种不同处理亚硝酸盐还原酶提取液的 N_2O 释放通量测定，发现不同光照条件对 30-55 天大豆亚硝酸还原酶活性没有明显的影响，三种不同处理酶提取液 N_2O 释放或吸收呈现不同变化，发育时期和亚硝酸还原酶活性对酶提取液 N_2O 释放通量起主要作用；还原剂和三种亚硝酸盐还原提取液 N_2O 释放没有明显相关性。4）通过对除草剂 2，4-D 和溴苯腈处理的大豆 N_2O 释放的观测，首次发现 2，4-D 和溴苯腈处理的大豆 N_2O 释放通量分别是 14.1 和 19.7 ng N_2O g~(-1) fw h~(-1)。2，4-D 和溴苯腈处理的大豆中 N_2O~--N 含量为 8 μmol·m~(-2)·s~(-1)，是对照的 5 倍；除草剂处理的大豆体内 NO_3~--N 与对照相比，没有显著差别，因此推断 NO_3~--N 吸收过程中代谢积累的 NO_2--N 导致所观测的 N_2O 释放，N_2O 有可能是植物代谢过程中 NO_2~--N 植物代谢物反应或是 NO_2~--N 降解的副产物。5）通过对强弱两种光照条件下，高硝酸盐含量叶菜类蔬菜小白菜、菠菜和芹菜的 N_2O 释放的吸收随时间变化的观测，结合叶片中硝酸根、亚硝酸根含量的测定，发现光照强度对菠菜、芹菜、小白菜 N_2O 释放和吸收有影响，总体上表现为弱光照下三种植物 N_2O 释放量较高，强光下很少释放或表现为吸收。在 120 min 的观测中，三种植物释放和吸收曲线没有呈现明显的规则变化。喷洒除草剂 2. 4-D 增加芹菜在黑暗条件下 N_2O 的释放。强光照射与弱光相比三种植物的硝酸根含量均略低，而亚硝酸含量没有明显的差异。6）结合实验结果探讨了植物释放 N_2O 的三种机理：1）N_2O 是逆境条件下植物不正常代谢化学反应的产物的可能；2）植物将土壤中产生 N_2O 传输到大气中；3）N_2O 可能作为植物体硝酸还原代谢产物而被植物释放。综合后三种可能提出了在各种环境因子作用下植物释放 N_2O 的模型，认为植物N_2O 的释放可能是后两种途径共同作用的结果，硝酸盐代谢过程中相关酶的还原起主要作用，随环境条件的不同，三种释放途径的作用强度可能发生改变。

尿素氮行为的生态环境效应及其土壤生物化学调控

运用示踪尿素，以壤质草甸棕壤和春小麦分别作供试土壤和作物进行盆栽试验。结果表明，在试验结果时，植株和土壤对尿素氮的回收率及其损失分别占所施氮量17.65～23.69%，43.72～56.32%和19.99～36.77%。氢醌（HQ）和双氰胺（DCD）组合可使土壤、植株尿素氮回收率最高、损失量最低；而单施HQ或DCD均对比无明显影响。在小麦整个生育期内，该组合可增加小麦植株对肥料氮吸收；同时促进茎秆中氮向籽实转移。配施抑制剂时，土壤有机氮占肥料氮回收率相当大的比例，小麦成熟期时可达34.31～51.80%，而单施尿素处理只有9.83%；DCD及其与HQ组合可有效地保持尿素水解后土吉氨态氮含量，并显著降低土中氧化态氮的富集。因此，配施抑制剂，尤其是HQ+DCD，有利于尿素施放后土壤持续有效地保持肥粒氮量。大氮素损失方面，N_2O只占较小的比例；主要部分为NH_3挥发损失。DCD，尤其与HQ组合，可延迟尿纱施入后土壤-小麦系统中N_2O排放高峰的出现，并降低小麦整个生育期内该系统中N_2O排放总量和NH_3挥发量，尤其是后者。配施抑制剂，尤其是DCD及其与HQ组合，可明显促进稻株地上部分生长，制约水稻拔节期前根际内土中尿素水解后无机氮行为；显著提高尿素施入后稻田系统中水-土和根-土界面CH_4氧化潜势，尤其大水稻分蘖-拔节期。表施有机物料可显著削弱上述抑制剂的促进作用。未施有机物料时，配施抑制剂，尤其是DCD及其与HQ组合可显著降低稻株地上部分NO_3~--N含量。其含量与土壤-水稻系统中N_2O排放量呈显著指数正相关；同时无明显稻株释放N_2O，而单施尿素处理却较高，占尿素氮量0.47 ± 0.08%。表施麦秸粉时，HQ+DCD可显著降低土壤和土壤-水稻系统中N_2O排放量；单施尿素处理水稻植株释放N_2O约占尿素氮量1.28 ± 0.18%，而配施DCD-HQ却显著降低，只为0.66 ± 0.08%。回归分析表明，土-水界面土壤中NO_3~--N的反硝化作用是稻田系统中N_2O排放的主要来源，尤其在表施有机物料时。我们研究显示：稻田系统中N_2O和CH_4排放量呈显著对数负相关关系；表施有机物料时，两者虽互为消长关系，但很难定量化。

稻田养萍对甲烷和氧化亚氮排放的影响及其机理研究

萍是固氮蓝藻与蕨类植物的共生体，广泛分布于稻田、湖泊及沼泽等水生生态系统。稻田养萍是亚洲、非洲的许多发展中国家广泛采用的一项肥田改土的农业耕作措施。稻田是温室气体甲烷（CH_4）和氧化亚氮（N_2O）的重要排放源。本文采用田间试验、盆栽试验及实验室模拟相结合的研究方法，首次系统地研究了稻田养萍对CH_4和N_2O排放的影响及其机理，得到下述主要结果：1、田间观测结果表明，稻田全年累计（5月28日-11月7日）CH_4排放量为：139.1kgCH_4·ha~(-1)（不放萍处理）、247.4kgCH_4·ha~(-1)（放萍处理）。全年累计（3月1日到11月7日）N_2O排放总量为：1.76kgN_2Oha~(-1)（不放萍处理）、2.42kgN_2Oha~(-1)（放萍处理）。稻田养萍使CH_4排放量增加约80%，N_2O排放量增加约40%，当年放萍与连年放萍无显著差别。稻田的CH_4排放只发生在淹水期，而N_2O的排放主要发生在非淹水期。淹水期不放萍处理的N_2O排放为-1.6gN_2Oha~(-1)，而放萍处理为170gN_2Oha~(-1)，只占全年总排放量的7%。2、稻田释放的CH_4和N_2O来自于土壤的微生物过程，而CH_4和N_2O的排放量是受产生、氧化和传输等多种过程影响的综合结果。机理研究表明：1）稻田养萍对参与CH_4、N_2O排放的相关微生物菌群数量影响较水，对CH_4、N_2O排放的促进主要来自于对相关微生物活性的影响和使气体从土壤向大气传输效率提高。2）虽然稻田养萍使全年CH_4产生量减少，但由于放萍使土壤铵态氮浓度增加、N_2O浓度下降以及甲烷供应减少，使土壤表层甲烷氧化菌活性受性抑制，导致甲烷氧化数量减少，排放量增多。不放萍稻田产生的甲烷，70%在释放到大气前被氧化掉了，而放萍稻田产生的甲烷只有32%被氧化。3）放萍提高了甲烷从土壤向大气的传输效率：一方面，萍在旺盛生长期通过蒸腾作用将水层中溶解的甲烷向大气输送；另一方面，通过改变土壤的理化性质，使水稻的通气组织发达，提高了气体的传输效率。4）放萍对淹水期N_2O排放的促进来自于土壤铵态氮浓度提高而导致的N_2O产生量的增加，以及萍的蒸腾作用促进了溶解在水中的N_2O向大气的排放。对非淹水期N_2O排放的促进作用主要来自土壤结构的改善使土壤中产生的N_2O易于向大气扩散。5）盆栽试验和模拟试验还表明，养萍对不施肥的淹水土壤的CH_4和N_2O排放影响不同：放萍无论是在种稻土壤还是不种稻土壤都降低N_2O的排放，甚至表现为吸收；对不种稻土壤的甲烷排放起促进作用，而对种稻土壤的甲烷排放无明显影响。萍的输导作用受光照强度和水中CH_4和N_2O的溶解量的影响。新鲜经萍施入土壤中后，极大提高土壤的N_2O排放，而风干后在土壤含水量较大时施入，则可明显减少N_2O的排放。萍在水生生态系统温室气体排放中的作用应给予充分考虑。

加压条件下甲烷/空气预混火焰可燃极限的微重力实验研究

本文成功搭建了适用于中国科学院力学研究所国家微重力实验室(NMLC)落塔的高压对冲火焰实验系统, 并首次开展了微重力条件下加压对冲火焰实验, 测定了一定张力条件下甲烷/空气层流预混火焰的熄灭极限. 实验结果表明, 随着压力的增高, 甲烷/空气混合气体的可燃极限呈先增后降的非单调变化趋势, 峰值发生在0.4 MPa左右. 浮力对加压下微弱火焰熄灭极限的影响明显, 在常重力条件下, 相同张力下的熄灭极限较微重力条件下的偏大, 峰值出现的压力略低. 微重力条件下的实验结果与使用CHEMKIN的数值模拟的结果相当一致.

一种多阳极横向场电离室

描述了一种将用于兰州放射性束流线较重离子鉴别的多阳极横向场电离室。对其性能进行了初步测试,得到该电离室有较长的坪区和较好的能量分辨。在10~4Pa的P10工作气体(10％CH_4+90％Ar)下,坪区长度为700V。对~(244)Cm α放射源,在第4片阳极对应的灵敏区域能量损失为1.30MeV,能量分辨41.1keV,相对能量分辨约3.16％。

~(16)O + ~(28)Si全熔合激发函数研究及ΔE-E探测器系统的研制调试

ΔE-E望远镜探测器是用于重离子校反应测量的一种装置，它可以测量产物的电荷数和能量。在单路ΔE-E的基础上，我们研制了一路ΔE气体探测器和十路E金硅石垒探测器构成的多路ΔE-E望远镜探测系统。电离室窗直径为8cm，阴极到栅极距离为6cm，栅极到阳极距离为2cm，充入50的Ar(90%) + CH_4 (10%)气体，测得对~(241)Am的5.41Mev/α其能量分辩为13%。所用的十块金硅石垒探测器能量为1%左右。此系统可以同时测量22 °范围内的10个角度点，这对角分布测量将十分有利。该探测器系统对~(16)O + ~(12)C反应体的Z分辩约为6%，它可以清楚的分开C到Mg的各种元素。利用上述多路ΔE-E探测系统，我们测量了E_(16O) = 50Mev-90Mev的16_O束流轰击~RC、~(24)Mg、~(28)Si和~(32)S等四个体系校反应产物的角分布、能谱和激发函数。在测量激发函数时，我们选取能量步长为ΔE_(Lab) = 1Mev，以便观察振荡结构在角分布测量时，对于三个能量点，我们测量了5.1 °- 39 °范围内的13个角度点。由于时间限制，本毕业论文仅给出~(16)O + ~(28)Si反应的全熔合激发函数和角分布。并且运用G-M模型和Wiecki公式对全熔合截石进行了理论计算。从激发函曲线看，实验结果的平均趋势与G-M模型的理论结果符合的相当好，同时还发现了该体系全熔合截石随能量有规律的起伏，这种起伏具有公认的振荡结构和某些特征，因此这些起伏极有可能就是振荡结构

La_2O_3-Ni/SrAl_(12)O_(19)催化剂上甲烷与二氧化碳重整反应的研究

采用ＸＲＤ、ＵＶ－ＤＲＳ、Ｈ２－Ｏ２滴定、ＴＰＲ、吡啶吸附红外光谱等技术，研究了Ｌａ２Ｏ３助剂对Ｌａ２Ｏ３－Ｎｉ／ＳｒＡｌ１２Ｏ１９催化剂的还原性、表面酸性、金属镍的分散度和抗烧结能力，以及对催化甲烷与二氧化碳重整制取合成气反应性能的影响．结果表明，在负载型的镍催化剂中，添加Ｌａ２Ｏ３助剂，能够削弱金属组分与载体之间的相互作用，降低催化剂的还原性，提高金属镍在催化剂表面的分散度和在反应过程中的抗烧结能力，降低催化剂表面酸性．关联甲烷与二氧化碳重整反应活性的结果，发现影响负载型镍催化剂的反应活性、稳定性和积炭性质的主要因素是金属镍的分散状态，而不是催化剂表面酸性．Ｌａ２Ｏ３主要是通过改变镍的分散度来影响催化甲烷与二氧化碳重整反应活性的．

La_(n+1)Ni_nO_(3n+1)(n=1～4)复合氧化物的制备、表征和催化性能的研究

合成了(AO)(ABO_3)_n(A=La,B=Ni,n=l～4)型系列复合氧化物.用XRD,XPS,IR,TPD,TPR等方法对其进行了表征,研究了结构特征,氧化一还原性能.用化学分析方法测定了镍的价态及氧缺陷.考察了该系列复合氧化物对CO,CH_4的完全氧化活性,并对其活性与化学组成及结构间的关系进行了讨论.

La_(2—x)Sr_xCoO_4±λ(x=0～2)的合成,表征和完全氧化催化性能的研究

合成了x值不同的La_(2-x)Sr_xCoO_4±λ(x=0～2)系列复合氧化物.用XRD研究了这一系列氧化物的晶体结构,结果表明x在0.25～1.5之间可形成具有K_2NiF_4结构的复合氧化物.用化学分析方法测定了过渡金属Co的价态和±λ含量与x值的关系.用IR,TPD,TPR,XPS,SEM等方法研究了这类复合氧化物的氧化还原性能,所含不同氧种,考察了对CH_4,CO的完全氧化活性,并对其活性与化学组成及结构间的关系进行了讨论.

几种HQDEA型聚醚酰亚胺的透气性能

合成了四种双醚二酐(HQDEA)型聚醚酰亚胺,研究了它们对H_2、CO_2、O_2、N_2和CH_4五种气体的透过性能。结果表明,这类聚醚酰亚胺的分子结构,特别是取代基的位置对透气性和透气选择性有很大的影响。酰亚胺键邻位甲基取代聚醚酰亚胺(HQDEA-DMMDAI)兼具有高的透气性和透气选择性。

La-Ba系氧化物催化剂用于甲烷氧化偶联

以La_2O_3为基础,碱土金属作为第二组分的二元氧化物催化剂均具有较高的生成C_2活性,特别是La-Ba-O系催化剂具有优良的甲烷氧化偶联活性和稳定性,当La/Ba原子比为2.5时,C_2收率可达20.3％。第三组分的添加有助于提高C_2选择性,特别是添加碱金属,可以抑制完全氧化反应,并提高乙烯/乙烷比。在La:Ba:Na=2.5:1:0.1的催化剂上进行了500/小时的寿命实验,在整个反应期间,催化剂的活性和选择性相当稳定。X-射线物相分析表明,新鲜催化剂除有少量的碳酸钡外,主要是氧化镧和氧化钡的混合物。500小时后的物相基本上是氧化镧和碳酸钡。使用前后催化剂的比表面积及表面La和Ba的分布均无改变。较高的CH_4/O_3比对提高C_2选择性有利,当CH_4:O_2=4:1时,C_2选择性和收率分别为65.1％和19.1％。

Li-Ni-La-O系复合氧化物催化剂上甲烷氧化偶联的研究

考察了Li-Ni-La-O系催化剂的组成、结构及反应条件对甲烷氧化偶联反应活性的影响.在780℃、CH_4:O_2:N_2=2:1:7、空速15000h~(-1)时,C_2烃收率可达25.8％.XRD、IR、XPS及SEM等的结构分析表明,在LiLa_(1-x)Ni_xO_2催化剂中,当0.1≤x≤0.9时,该催化剂由LiNiO_2和LaNi_(1-y)Li_yO_(4-λ)两相组成,x<0.3时出现了LiLaO_2相,La_2Ni_(1-y)Li_yO_(4-λ)是甲烷氧化偶联的主要活性相,活性位Li~+-O~--Ni~(2+)数量的增加是活性提高的主要原因.LiNiO_2和LiLaO_2也有催化活性,它们与La_2Ni_(1-y)Li_yO_4间的协同作用也可能是催化活性增强的原因.