甲烷溴氧化催化体系的研究

Abstract

本论文研究了Rh基催化剂上甲烷溴氧化（OBM）反应的载体效应，发现惰性载体负载的Rh催化剂上溴代甲烷选择性较高。表征结果表明，惰性载体负载的Rh更难还原，这有利于抑制溴代甲烷水汽重整反应从而提高溴代甲烷选择性。连续实验结果表明Rh/SiC催化剂具有较好的稳定性。通过对非贵金属氧化物催化剂OBM反应性能评价发现，BaO/SiO2催化剂具有较好的反应初活性，但容易因活性组分的流失而快速失活。BaO/SiO2的主要作用在于利用BaO/BaBr2之间的变换反应将HBr转化为Br2，并通过表面储Br2防止其向气相流失从而限制气相自由基反应。本论文还开发了一种高效稳定的FePO4/SiO2催化剂，并首次将其应用于OBM反应，发现在较低反应温度下即可得到较好的反应活性。通过表征证明，FePO4/SiO2 催化剂的活性组分由等摩尔比的Fe2P2O7与α-Fe3(P2O7)2构成，二者在反应过程中处于动态平衡，在此基础上提出了FePO4/SiO2上OBM反应的氧化还原机理。此外，研究了FePO4/SiO2催化剂上的失活现象，发现积碳是造成失活的主要原因，而反应过程中CH2Br2的累积是积碳的直接原因