低温等离子体催化氧化甲烷合成甲醇的反应体系研究

2012年第1期SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATIONO科教前沿O科技信息低温等离子体催化氧化甲烷合成甲醇的反应体系研究温艳(宁夏工商职业技术学院化工系宁夏银川750021)【摘要】尽管利用等离子体反应直擴转化甲炕制甲醇具有反应条件温和的优势,但等离子体化学反应难于控制,存在竞争反应,甲醇选择性低,易过度氧化为CO和H,离工业化应用距离较远。因此在甲烷等离子体转化过程中,有研究将合适的催化剂引入等离子体区域,当催化剂和等离子体的共同作用时,等离子体中的各类活性物种如电子、激发态分子、自由基等通过与催化剂的相互作用可能会产生不一般的等离子体化学过程。将等离子体对反应分子的活化和催化剂对反应物定向转化这两个优势相结合,是实现有选择性化学反应的一条有效途径,由此产生了等离子体催化这一新的研究领域。【关键词】过度氧化;工业应用;催化剂;甲烷制甲醇;催化反应;等离子体;吸附作用0引言常几十到几百,甚至可以达到上千,当电压施加在填充床时,介电颗泣被极化颗粒接触点的周围形成局部电场引起局部放电,这样,气对于有催化剂存在的等离子体反应催化剂和等离子体之间存在相中电子在平均白由程中所获得的能埭更多,与其它气体分子的链反着相互作用。等离子体会作用于催化反应对反应物在催化剂表面的应就更可能发生。很多研究表明,一定的电压下在等离子体反应器中吸附反应及解吸等过程产生一定作用。反过来等离子体中电子能填充高介电常数颗粒能够提高反应器的能量利用率但是此类填充床量、电子密度等物理参数会不同程度受到催化剂的影响存在无法解决氧化反应低选择性的问题。等离子体对催化反应的影响氧化铝、分子筛等多孔材料是最为常用的催化剂载体,具有高熔点大比表面积及大吸附容量的优点。若将这些物质引人等离子体放在等离子体作用下,反应物的电中性特点发生改变会产生与常电空间内就可以在不增加反应器尺寸的前提下提高反应物在放电规催化不同的反应特性。由于甲烷的稳定性对于普通的甲烷催化转区域的停留时间从而提高转化率而且多孔载体的吸附作用还可使化来说解离吸附较难发生而应用低温等离子体体系产生的各种激反应物相对富集有望明显提高放电能量效率。发态的物质与催化剂发生作用在一定程度上可以促进反应物在催化此外,还有一类光催化剂如TO3,TO2-VO等将光催化剂引人剂表面的吸附解离过程。以下为等离子体中各类活性物质在催化剂表放电等离子体区,可利用放电过程产生的紫外光及大量活性物质驱动面的反应特性光催化剂的催化活性,实现光催化与等离子体的协同反应1.1电子2催化剂的形状和粒度等离子体内包含有大量电子,电子的存在对于催化剂通常会产生般来说,尖锐的边缘能取得较高的局部电场,因此就能激发能三个作用二次电子激发电子诱发的脱附及吸附分子的电子解离。其量较高的电子。 Takaki等研究∫等离子体反应器填充不同形状中后两个作用对催化过程意义更大。电子诱发的脱附过程是直接的电 Batio3颗粒对降解六氯乙烷的影响结果表明在一定电压下放电电子激发过程,主要取决于吸附剂和吸附质,而第三个作用吸附分子的流大小順序为空心环>柱状球形,放电功率大小顺序为柱状>球形>电子解离则类似于气体等离子体中的解离过程。考虑到电子与催化剂空心环。 Ohsawa等考察了催化剂颗粒尺寸对放电特性的影响结果显表面易碰撞而失去电子电子诱发的脱附过程和电子解离过程效率都示微放电主要发生在颗粒之间及颗粒和电极之间的接触点微放电不高。的数量主要取决于颗粒的尺寸。颗粒尺寸增加导致颗粒表面微放电的12离子数量减少,但单个微放电转移电荷量有所增强。对于特定的填充材料对于金属催化剂而言,其与正离子碰撞将其中和的几率非常大。存在一个最佳的颗粒尺寸但是反应器不同的放电间隙也会影响颗粒此过程一般经由二电子 Auger过程把一电子传给离子的相应能级上间的接触所以如果反应器的结构发生变化最优的颗粒尺寸也会变而构成亚稳态该亚稳态的衰变也可导致高振动激发分子的产生。而化且,分子离子与固体催化剂表面的作用还可能使其解离为原分子的组成原子。所以正离子与催化剂表面构成反应前实际上往往已经转变3等离子体与催化的结合形式为其他形态。等离子体催化反应的效果与催化剂的填放位置等因素有密切联13自由基系。等离子体与催化的结合形式有两种,内置式等离子体催化反应自由基一般吸附在催化剂表面上,参与各种表面化学反应。(催化剂置于等离子体放电区域内)及后置式等离子体-催化反应(催化14电子激发物质剂置于放电区域后)。激发态分子会通过发射光子而发生衰变这些分子的松弛时间在31内置式反应器10秒数量级上,因此激发态分子在到达催化剂表面之前通常已经对于内置式反应,催化剂可以通过沉积在放电极反应器内壁或发生衰变了但是由此发射产生的光子在一定条件下可诱发光催化反以颗粒状填充于放电极区的方式置于低温等离子体发生区。这样,富集在气体放电空间内的大量高密度活性粒子及紫外线可直接作用于研究表明振动激发物质可以大大促进解离吸附。但振动能闭催化剂有可能在较低温度下激发催化剂的活性,实现反应物的选择15振动激发物质性转化效率很大程度上取决于吸附质和吸附剂,温度的影响却不大内置式反应器有助于低温等离子体中的高能活性粒子与催化剂1.6旋转与平动激发物质充分接触但由于等离子体中寿命极短的活性粒子极难定性或定量检这类物质在甲烷低温等离子体转化中的影响可以忽略不计测,并且填充颗粒起介电质作用及存在表面二次放电现象,其与催化2填充催化剂对等离子体系统的影响剂的耦合方式研究难度较大32后置式反应器对与填充于放电空间的催化剂其材料、形状粒度、介电常数等后置式反应器一般是在低温等离子体反应区后置一段催化反应参数都影响到等离子体的放电特性。区由于催化区和低温等离子体区存在一定距离大量的短寿命高能21催化剂的材料粒子不能到达催化反应国用于和低温等离子体反应器联合使用的催化剂主要包括铁电材可以与催化剂进一步作中国煤化工及中间产物料陶瓷、二氧化铁、多孔氧化铝、分子筛、金属氧化物贵金属等。在后置式反应中CNMHG易分析,对陶瓷及铁电性填充颗粒如铁酸钡具有较高的相对介电常数(通于活性粒子和催化剂的协同作用机理研充较为方便(下转第353页)科技信息◎高校讲坛OScIENCE TECHNOLOGY INFORMATION2012年第1期人道主义由于受传统形而上学的彩响将人与世界分离使两者对立起者的本体不在于是改造世界的主体而在于人是否能进入到存在的真来并一味的抬高人的地位,显示着人的无上优越地位。“人是自己造成理里去。过分强调人道主义强调人的地位忽视人与世界的相互依存的东西"成为人道主义的第一原理。但这样做的后果真的可以使人获关系,这就导致了当今环境的污染与破坏。人类千方百计的运用各种得“生存的自由"吗?不能认清自己的地位以及自身所追求的日标,只高科技试图改造自然掌握自然使自然变为自己获利的工具,这样做是一味的心无提惧的去改造世界就真的是“人道主义“吗?海德格尔的的结果还是要人类自已去承担。大气污染,水土流失,人类自认为可以此在”虽与其他存在者相比有其优越地位但他仍有自己的有限性,控制一切,却没有认识到自己也要依存于大自然而生存。此外有的国那就是对存在者的依赖性以及对存在的有限理解。此在存在于世界之家拿人道主义去干涉别国,这也是人道主义问题的展现,过分强调人中,他与世界的关系是相互依存的密不可分的,这样的“人”不会以主的地位而这里的“人指谁?自己还是他人?将自已的意志强加给别宰者自居,而是以对生存探求把握的态度去与周围的事物,与周围的人这样自认为人道的做法其实是最不人道的。人道主义对于“人"正人接触,以帮助自己深刻的把握自身的状态来存在,这样的人水远不确的认识自己来讲真的是面可靠的“镜子”吗?这是值得深思的。会为眼前的利益而停下自己的脚步,而是为明天的无限可能性而不断海德格尔的“此在”理论不仅是其存在论的核心,也是人重新认识筹划。海德格尔的“此在”无疑削弱了人道主义中人的崇高地位将人人自己的契机。“此在”的出现打破了传统形而上学对于人的束缚打从一定高度上拉下,但这并不意味着人丧失了地位,而是让人重新认破了人与世界的主客二元对立,让人更加的自由。海德格尔关于“此识自己,给自己定位,从而更加明确自身在存在中所应如何做所应追在”的理论摆明了存在、此在、存在者三者之间的关系,使人们更明确求什么。此外,对人的关怀不应只是当下的。人道主义所提倡的“尊重的去把握存在的意义,为西方近代哲学的发展开辟了新视野,提供了人"愛护人““以人为本”其主要关注的是对人当下的授助。海德格尔新方向,对现实生活也具有一定的指导意义的“此在”理论则提醒我们人生存在世,是为体现存在的意义,其存在是一个过程,并不应只固定在当下的状态,而是应面向未来。从过去中【参考文献】寻找经验从而使现在的状态解放。如果只将目光集聚在当下的人身1张汝伦海德格尔与现代哲学M]上,不为将来的生存做打算那人的意义就无从展现,人也就无法体悟[2]海德格尔存在与时间M陈嘉应,王庆节泽到白身的存在价值。人道主义的这种对人关注的固化性与现代性,并[3]刘文斌海德格尔“此在”的基本性质M不能真正体现人的地位树立人的尊严,关爱人的存在。这些都是传统[4]屠兴勇海德格尔对此在“概念之诠M人道主义所存在的问题。[5]鲁道兰试析海德格尔“此在“及其当代意义M可能有些人会说海德格尔的此在”理论是站在人道主义的反对【6孙冠臣论《存在与时间)中此在的先验性姆面去了,那就是维护非人道且贬低人的尊严。但站在人道主义的反对[7]藏黎浅谈此在的在世方式M面并不意味着赞成非人道的东西。“此在对于人道主义的批判是因人道主义将人的地位放的不够高因为人的本质价值并不在于它是存在[责任编辑:盲明明]【上擴第384页)在中文邮件里穿插了英文语但同时也伴随产生了一些奇怪的网络现象。这时候就需要我们对(4)维护面子的语码转换网络语言的使用区分场合和把握合适的度,不要影响正常的日常生活算不上大牌吧,这些都是mic~-毋庸置疑我看上的 longchamp和交际也是mic-作为网络语言mc的意思是 made in china,显然这句话对中国制【参考文献】造不是褒而是贬,但是为了维护面子,作者使用了英文的缩写。[1]VerchuerenJ Understanding Pragmatic M). Londor: Amold, 1999[2]Yu, Guodong. An Adaptation Model of Codeswitching Study UlDiMe.Zbor3结论University, 2001本文基于顺应论的三个模式结合文本的分析得出交际者为了实[3]开国语码转换的语用学研究外国语200现自己的交际目的会采用语码转换来实现对语言现实、社会约束、心[4]杜辉语码转换与社会规则J外语研究200理动机的顺应,从而实现自己的交际目的。交际者在网络交际中是否 5]weibo. cod采用语码转换来实现自己的交际目的是交际者自己的意愿决定。微博客的到来减少了人们思考的时间,让用户可以下意识的道出三盲两[贵任辑:王寞](上接第96页)但是如果选用的催化剂对等离子体产生的活性粒子没石油与天然气化T,2008374)285-290有响应,也会导致协同作用的无法产生[2]等离子体处理对甲烷转化催化剂的影响D天津:天津大学,2003]程党国.等高子体法制备甲烷转化高效催化剂的表征(D天津:天津大学,4束语低温等离子体耦合催化反应具有双重活化作用,与普通化学反应相比机理更为复杂。等离了体与催化的结合有内置式和后置式两种形季工程与工艺◆业,工学学士位,讲卿,工师技师,现主要从事化工方面式不同的结合形式产生的作用也不同,所以针对具体的研究对象需教学与科研方面的工作。对结合形式进行优化这与等离子体反应器的设计也是紧密相关.因此还需要许多进一步的实验性研究才能不断完善这种新技术中国煤化工任馨汤静]【参考文獻】]李兽玲,李白滔.甲烷二氧化碳催化重整制合成气的催化剂研究新进晨CNMHG