低溫等離子體催化氧化甲烷合成甲醇的反應體系研究

2012年第1期SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATIONO科教前沿O科技信息低溫等離子體催化氧化甲烷合成甲醇的反應體系研究溫艷(寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工系寧夏銀川750021)【摘要】盡管利用等離子體反應直擴轉化甲炕制甲醇具有反應條件溫和的優(yōu)勢,但等離子體化學(xué)反應難于控制,存在競爭反應,甲醇選擇性低,易過(guò)度氧化為CO和H,離工業(yè)化應用距離較遠。因此在甲烷等離子體轉化過(guò)程中,有研究將合適的催化劑引入等離子體區域,當催化劑和等離子體的共同作用時(shí),等離子體中的各類(lèi)活性物種如電子、激發(fā)態(tài)分子、自由基等通過(guò)與催化劑的相互作用可能會(huì )產(chǎn)生不一般的等離子體化學(xué)過(guò)程。將等離子體對反應分子的活化和催化劑對反應物定向轉化這兩個(gè)優(yōu)勢相結合,是實(shí)現有選擇性化學(xué)反應的一條有效途徑,由此產(chǎn)生了等離子體催化這一新的研究領(lǐng)域?！娟P(guān)鍵詞】過(guò)度氧化;工業(yè)應用;催化劑;甲烷制甲醇;催化反應;等離子體;吸附作用0引言常幾十到幾百,甚至可以達到上千,當電壓施加在填充床時(shí),介電顆泣被極化顆粒接觸點(diǎn)的周?chē)纬删植侩妶?chǎng)引起局部放電,這樣,氣對于有催化劑存在的等離子體反應催化劑和等離子體之間存在相中電子在平均白由程中所獲得的能埭更多,與其它氣體分子的鏈反著(zhù)相互作用。等離子體會(huì )作用于催化反應對反應物在催化劑表面的應就更可能發(fā)生。很多研究表明,一定的電壓下在等離子體反應器中吸附反應及解吸等過(guò)程產(chǎn)生一定作用。反過(guò)來(lái)等離子體中電子能填充高介電常數顆粒能夠提高反應器的能量利用率但是此類(lèi)填充床量、電子密度等物理參數會(huì )不同程度受到催化劑的影響存在無(wú)法解決氧化反應低選擇性的問(wèn)題。等離子體對催化反應的影響氧化鋁、分子篩等多孔材料是最為常用的催化劑載體,具有高熔點(diǎn)大比表面積及大吸附容量的優(yōu)點(diǎn)。若將這些物質(zhì)引人等離子體放在等離子體作用下,反應物的電中性特點(diǎn)發(fā)生改變會(huì )產(chǎn)生與常電空間內就可以在不增加反應器尺寸的前提下提高反應物在放電規催化不同的反應特性。由于甲烷的穩定性對于普通的甲烷催化轉區域的停留時(shí)間從而提高轉化率而且多孔載體的吸附作用還可使化來(lái)說(shuō)解離吸附較難發(fā)生而應用低溫等離子體體系產(chǎn)生的各種激反應物相對富集有望明顯提高放電能量效率。發(fā)態(tài)的物質(zhì)與催化劑發(fā)生作用在一定程度上可以促進(jìn)反應物在催化此外,還有一類(lèi)光催化劑如TO3,TO2-VO等將光催化劑引人劑表面的吸附解離過(guò)程。以下為等離子體中各類(lèi)活性物質(zhì)在催化劑表放電等離子體區,可利用放電過(guò)程產(chǎn)生的紫外光及大量活性物質(zhì)驅動(dòng)面的反應特性光催化劑的催化活性,實(shí)現光催化與等離子體的協(xié)同反應1.1電子2催化劑的形狀和粒度等離子體內包含有大量電子,電子的存在對于催化劑通常會(huì )產(chǎn)生般來(lái)說(shuō),尖銳的邊緣能取得較高的局部電場(chǎng),因此就能激發(fā)能三個(gè)作用二次電子激發(fā)電子誘發(fā)的脫附及吸附分子的電子解離。其量較高的電子。 Takaki等研究∫等離子體反應器填充不同形狀中后兩個(gè)作用對催化過(guò)程意義更大。電子誘發(fā)的脫附過(guò)程是直接的電 Batio3顆粒對降解六氯乙烷的影響結果表明在一定電壓下放電電子激發(fā)過(guò)程,主要取決于吸附劑和吸附質(zhì),而第三個(gè)作用吸附分子的流大小順序為空心環(huán)>柱狀球形,放電功率大小順序為柱狀>球形>電子解離則類(lèi)似于氣體等離子體中的解離過(guò)程?？紤]到電子與催化劑空心環(huán)。 Ohsawa等考察了催化劑顆粒尺寸對放電特性的影響結果顯表面易碰撞而失去電子電子誘發(fā)的脫附過(guò)程和電子解離過(guò)程效率都示微放電主要發(fā)生在顆粒之間及顆粒和電極之間的接觸點(diǎn)微放電不高。的數量主要取決于顆粒的尺寸。顆粒尺寸增加導致顆粒表面微放電的12離子數量減少,但單個(gè)微放電轉移電荷量有所增強。對于特定的填充材料對于金屬催化劑而言,其與正離子碰撞將其中和的幾率非常大。存在一個(gè)最佳的顆粒尺寸但是反應器不同的放電間隙也會(huì )影響顆粒此過(guò)程一般經(jīng)由二電子 Auger過(guò)程把一電子傳給離子的相應能級上間的接觸所以如果反應器的結構發(fā)生變化最優(yōu)的顆粒尺寸也會(huì )變而構成亞穩態(tài)該亞穩態(tài)的衰變也可導致高振動(dòng)激發(fā)分子的產(chǎn)生。而化且,分子離子與固體催化劑表面的作用還可能使其解離為原分子的組成原子。所以正離子與催化劑表面構成反應前實(shí)際上往往已經(jīng)轉變3等離子體與催化的結合形式為其他形態(tài)。等離子體催化反應的效果與催化劑的填放位置等因素有密切聯(lián)13自由基系。等離子體與催化的結合形式有兩種,內置式等離子體催化反應自由基一般吸附在催化劑表面上,參與各種表面化學(xué)反應。(催化劑置于等離子體放電區域內)及后置式等離子體-催化反應(催化14電子激發(fā)物質(zhì)劑置于放電區域后)。激發(fā)態(tài)分子會(huì )通過(guò)發(fā)射光子而發(fā)生衰變這些分子的松弛時(shí)間在31內置式反應器10秒數量級上,因此激發(fā)態(tài)分子在到達催化劑表面之前通常已經(jīng)對于內置式反應,催化劑可以通過(guò)沉積在放電極反應器內壁或發(fā)生衰變了但是由此發(fā)射產(chǎn)生的光子在一定條件下可誘發(fā)光催化反以顆粒狀填充于放電極區的方式置于低溫等離子體發(fā)生區。這樣,富集在氣體放電空間內的大量高密度活性粒子及紫外線(xiàn)可直接作用于研究表明振動(dòng)激發(fā)物質(zhì)可以大大促進(jìn)解離吸附。但振動(dòng)能閉催化劑有可能在較低溫度下激發(fā)催化劑的活性,實(shí)現反應物的選擇15振動(dòng)激發(fā)物質(zhì)性轉化效率很大程度上取決于吸附質(zhì)和吸附劑,溫度的影響卻不大內置式反應器有助于低溫等離子體中的高能活性粒子與催化劑1.6旋轉與平動(dòng)激發(fā)物質(zhì)充分接觸但由于等離子體中壽命極短的活性粒子極難定性或定量檢這類(lèi)物質(zhì)在甲烷低溫等離子體轉化中的影響可以忽略不計測,并且填充顆粒起介電質(zhì)作用及存在表面二次放電現象,其與催化2填充催化劑對等離子體系統的影響劑的耦合方式研究難度較大32后置式反應器對與填充于放電空間的催化劑其材料、形狀粒度、介電常數等后置式反應器一般是在低溫等離子體反應區后置一段催化反應參數都影響到等離子體的放電特性。區由于催化區和低溫等離子體區存在一定距離大量的短壽命高能21催化劑的材料粒子不能到達催化反應國用于和低溫等離子體反應器聯(lián)合使用的催化劑主要包括鐵電材可以與催化劑進(jìn)一步作中國煤化工及中間產(chǎn)物料陶瓷、二氧化鐵、多孔氧化鋁、分子篩、金屬氧化物貴金屬等。在后置式反應中CNMHG易分析,對陶瓷及鐵電性填充顆粒如鐵酸鋇具有較高的相對介電常數(通于活性粒子和催化劑的協(xié)同作用機理研充較為方便(下轉第353頁(yè))科技信息◎高校講壇OScIENCE TECHNOLOGY INFORMATION2012年第1期人道主義由于受傳統形而上學(xué)的彩響將人與世界分離使兩者對立起者的本體不在于是改造世界的主體而在于人是否能進(jìn)入到存在的真來(lái)并一味的抬高人的地位,顯示著(zhù)人的無(wú)上優(yōu)越地位?！叭耸亲约涸斐衫砝锶?。過(guò)分強調人道主義強調人的地位忽視人與世界的相互依存的東西"成為人道主義的第一原理。但這樣做的后果真的可以使人獲關(guān)系,這就導致了當今環(huán)境的污染與破壞。人類(lèi)千方百計的運用各種得“生存的自由"嗎?不能認清自己的地位以及自身所追求的日標,只高科技試圖改造自然掌握自然使自然變?yōu)樽约韩@利的工具,這樣做是一味的心無(wú)提懼的去改造世界就真的是“人道主義“嗎?海德格爾的的結果還是要人類(lèi)自已去承擔。大氣污染,水土流失,人類(lèi)自認為可以此在”雖與其他存在者相比有其優(yōu)越地位但他仍有自己的有限性,控制一切,卻沒(méi)有認識到自己也要依存于大自然而生存。此外有的國那就是對存在者的依賴(lài)性以及對存在的有限理解。此在存在于世界之家拿人道主義去干涉別國,這也是人道主義問(wèn)題的展現,過(guò)分強調人中,他與世界的關(guān)系是相互依存的密不可分的,這樣的“人”不會(huì )以主的地位而這里的“人指誰(shuí)?自己還是他人?將自已的意志強加給別宰者自居,而是以對生存探求把握的態(tài)度去與周?chē)氖挛?與周?chē)娜诉@樣自認為人道的做法其實(shí)是最不人道的。人道主義對于“人"正人接觸,以幫助自己深刻的把握自身的狀態(tài)來(lái)存在,這樣的人水遠不確的認識自己來(lái)講真的是面可靠的“鏡子”嗎?這是值得深思的。會(huì )為眼前的利益而停下自己的腳步,而是為明天的無(wú)限可能性而不斷海德格爾的“此在”理論不僅是其存在論的核心,也是人重新認識籌劃。海德格爾的“此在”無(wú)疑削弱了人道主義中人的崇高地位將人人自己的契機?！按嗽凇钡某霈F打破了傳統形而上學(xué)對于人的束縛打從一定高度上拉下,但這并不意味著(zhù)人喪失了地位,而是讓人重新認破了人與世界的主客二元對立,讓人更加的自由。海德格爾關(guān)于“此識自己,給自己定位,從而更加明確自身在存在中所應如何做所應追在”的理論擺明了存在、此在、存在者三者之間的關(guān)系,使人們更明確求什么。此外,對人的關(guān)懷不應只是當下的。人道主義所提倡的“尊重的去把握存在的意義,為西方近代哲學(xué)的發(fā)展開(kāi)辟了新視野,提供了人"愛(ài)護人““以人為本”其主要關(guān)注的是對人當下的授助。海德格爾新方向,對現實(shí)生活也具有一定的指導意義的“此在”理論則提醒我們人生存在世,是為體現存在的意義,其存在是一個(gè)過(guò)程,并不應只固定在當下的狀態(tài),而是應面向未來(lái)。從過(guò)去中【參考文獻】尋找經(jīng)驗從而使現在的狀態(tài)解放。如果只將目光集聚在當下的人身1張汝倫海德格爾與現代哲學(xué)M]上,不為將來(lái)的生存做打算那人的意義就無(wú)從展現,人也就無(wú)法體悟[2]海德格爾存在與時(shí)間M陳嘉應,王慶節澤到白身的存在價(jià)值。人道主義的這種對人關(guān)注的固化性與現代性,并[3]劉文斌海德格爾“此在”的基本性質(zhì)M不能真正體現人的地位樹(shù)立人的尊嚴,關(guān)愛(ài)人的存在。這些都是傳統[4]屠興勇海德格爾對此在“概念之詮M人道主義所存在的問(wèn)題。[5]魯道蘭試析海德格爾“此在“及其當代意義M可能有些人會(huì )說(shuō)海德格爾的此在”理論是站在人道主義的反對【6孫冠臣論《存在與時(shí)間)中此在的先驗性姆面去了,那就是維護非人道且貶低人的尊嚴。但站在人道主義的反對[7]藏黎淺談此在的在世方式M面并不意味著(zhù)贊成非人道的東西?！按嗽趯τ谌说乐髁x的批判是因人道主義將人的地位放的不夠高因為人的本質(zhì)價(jià)值并不在于它是存在[責任編輯:盲明明]【上擴第384頁(yè))在中文郵件里穿插了英文語(yǔ)但同時(shí)也伴隨產(chǎn)生了一些奇怪的網(wǎng)絡(luò )現象。這時(shí)候就需要我們對(4)維護面子的語(yǔ)碼轉換網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)言的使用區分場(chǎng)合和把握合適的度,不要影響正常的日常生活算不上大牌吧,這些都是mic~-毋庸置疑我看上的 longchamp和交際也是mic-作為網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)言mc的意思是 made in china,顯然這句話(huà)對中國制【參考文獻】造不是褒而是貶,但是為了維護面子,作者使用了英文的縮寫(xiě)。[1]VerchuerenJ Understanding Pragmatic M). Londor: Amold, 1999[2]Yu, Guodong. An Adaptation Model of Codeswitching Study UlDiMe.Zbor3結論University, 2001本文基于順應論的三個(gè)模式結合文本的分析得出交際者為了實(shí)[3]開(kāi)國語(yǔ)碼轉換的語(yǔ)用學(xué)研究外國語(yǔ)200現自己的交際目的會(huì )采用語(yǔ)碼轉換來(lái)實(shí)現對語(yǔ)言現實(shí)、社會(huì )約束、心[4]杜輝語(yǔ)碼轉換與社會(huì )規則J外語(yǔ)研究200理動(dòng)機的順應,從而實(shí)現自己的交際目的。交際者在網(wǎng)絡(luò )交際中是否 5]weibo. cod采用語(yǔ)碼轉換來(lái)實(shí)現自己的交際目的是交際者自己的意愿決定。微博客的到來(lái)減少了人們思考的時(shí)間,讓用戶(hù)可以下意識的道出三盲兩[貴任輯:王寞](上接第96頁(yè))但是如果選用的催化劑對等離子體產(chǎn)生的活性粒子沒(méi)石油與天然氣化T,2008374)285-290有響應,也會(huì )導致協(xié)同作用的無(wú)法產(chǎn)生[2]等離子體處理對甲烷轉化催化劑的影響D天津:天津大學(xué),2003]程黨國.等高子體法制備甲烷轉化高效催化劑的表征(D天津:天津大學(xué),4束語(yǔ)低溫等離子體耦合催化反應具有雙重活化作用,與普通化學(xué)反應相比機理更為復雜。等離了體與催化的結合有內置式和后置式兩種形季工程與工藝◆業(yè),工學(xué)學(xué)士位,講卿,工師技師,現主要從事化工方面式不同的結合形式產(chǎn)生的作用也不同,所以針對具體的研究對象需教學(xué)與科研方面的工作。對結合形式進(jìn)行優(yōu)化這與等離子體反應器的設計也是緊密相關(guān).因此還需要許多進(jìn)一步的實(shí)驗性研究才能不斷完善這種新技術(shù)中國煤化工任馨湯靜]【參考文獻】]李獸玲,李白滔.甲烷二氧化碳催化重整制合成氣的催化劑研究新進(jìn)晨CNMHG