在Na2WO4/SiO2的有氧条件下对的选择性催化燃烧
Elijah R Kipp1, Javier Garcia-Barriocanal2, Aditya Bhan1
1Department of Chemical Engineering and Materials Science, University of Minnesota, Twin Cities, 421 Washington Ave. SE, 55455, Minneapolis, Minnesota, USA.
在二氧化上的酸有效地催化了与碳化合物的选择性燃烧 (>97%的选择性). 这一发现为在结合脱和燃烧过程中增强烯生产提供了潜力.
科学领域:
- 不同质的催化剂.
- 化学动力学 化学动力学
- 材料科学 是一种材料科学.
背景情况:
- 在 (SiO2) 上的酸 (Na2WO4) 已知可催化烯选择性氧化,包括甲氧化合 (OCM).
- 选择性燃烧 (SHC) 对于各种化学过程至关重要,包括提高烯酸产量.
- 了解反应条件下的催化剂行为对于过程优化至关重要.
研究的目的:
- 调查Na2WO4/SiO2在碳化合物混合物中选择性燃烧 (SHC) 的催化活性.
- 阐明SHC对Na2WO4/SiO2.4的反应机制和动力学.
- 探索和在催化过程中的结构和协同效应.
主要方法:
- 用各种碳化合物 (甲,乙,乙烯,,) 和氧气在883-983 K的温度下对Na2WO4/SiO2进行SHC的催化试验.
- 动力学研究以确定与H2,H2O和O2部分压力有关的反应顺序.
- 使用同位素标记试剂 (H-H 分离,O-原子重组) 的机械研究.
- 在现场X射线衍射 (XRD) 和W LIII边缘X射线吸收光谱 (XAS) 来探测催化剂结构.
- 基准实验与不同酸盐组成的基准实验.
主要成果:
- Na2WO4/SiO2 在碳化合物混合物中实现了>97%的SHC选择性.
- 氧化率显示出接近第一阶的依赖于H2部分压力和零阶的依赖于H2O和O2.
- 机理学研究表明,H-H键解离是动态相关的,没有O原子重组.
- 在现场的XRD和XAS揭示了Na2WO4晶度的损失和923K以下的第二层W6+协调的缺乏.
- 建议在Na2WO4点 (971K) 以下的无序阶段中,Na和W之间的协同作用.
- 催化剂在温度 ~ 100 K 高于其他氧化还原活性 SHC 催化剂时表现出稳定的速率.
结论:
- 在碳化合物的存在下,Na2WO4/SiO2 是一种高度选择性的SHC催化剂.
- 催化性能依赖于Na和W在无序阶段之间的协同相互作用.
- 这种催化剂的稳定性和选择性提供了将其整合到诸如基脱等过程中的潜力,以提高烯的产量.
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