2018年7月22日,课题组与中国科学院山西煤炭化学研究所610课题组在中国科学院山西煤炭化学研究所能源楼第二会议室召开第六次重点项目推进WORKSHOP。本次会议由郗宏娟副研究员主持,主要围绕上一次推进会提出的科学和技术问题所开展的理论和实验研究进行了充分的讨论,历时3.5小时。
交流讨论进展报告3个,依次为,凌丽霞:IrO2(110)面上乙醇的形成;王俊刚:甲烷-合成气制乙醇实验进展;章日光:RhCu催化剂上CHx的存在对合成气转化生成CHx的影响。会议认为本月项目研究工作有了明显进展,但要特别关注实验重复性;会议针对理论计算和IR、TPSR实验中所发现的问题以及后续研究方案设计进行了充分讨论。总结形成如下意见:
1、关于IrO2(110)的计算显示,此催化剂上CH4容易解离吸附,这是有利的一面;但C2化合物之后加氢过程过渡态能量持续提高,则大大不利于乙醇生成,且Rh掺杂调节没有有利迹象。同时,考虑到催化剂成本,应放弃关于Ir催化剂的尝试。
2、关于CHx的作用的理论计算,建议以CO插入反应为研究对象进行分析。
3、助剂元素应开拓新思路,不仅仅集中于贵金属掺杂,可以考虑C、N、B等元素与Cu基化合的方式。
4、根据原位IR实验现象(CuRh/CeO2),后续实验主要目的在于阐明CHx物种的赋存状态。本实验应增加考虑如下问题:
a)考虑以载体作标样进行基线校正等方法,获取高质量图谱;
b)考察几个不同温度(以300℃为参考)点CH4活化程度,选出最优活化温度,并进行CHx物种的确定;
c)在通入CH4后(一段时间),在不进行He气吹扫的情况下,通入合成气(CO+H2),进行中间物种及产物的定性检测;
d)在通入CH4后,在不进行He气吹扫的情况下,直接通入CO,检测是否有C2氧化物生成,验证插入机理。
5、TPSR实验(质谱在线检测)发现,“通入CH4-Ar吹扫-通入合成气”程序比没有预先通入CH4程序C2OH产物有明显增加,与“甲烷-合成气”机理的推断相符。需要继续以下实验验证:
a)通入CH4的过程,明确CH4吸附多长时间可以达到饱和吸附(解离吸附形成CHx),使得CH4信号走平;
b)通入CH4后,取消Ar气吹扫,直接通入合成气(CO+H2),检测产物情况(注意:除关注CH4、C2OH外,C1OH也需特别关注,目的在于:如果没有或只有少量C1OH生成,则认为发生了CO插入反应,可进一步验证理论机理的合理性);
c)通入CH4后,取消Ar气吹扫,直接通入CO,检测产物生成情况,更直接验证插入机理;
d)加大催化剂用量,增强产物强度信号,实现产物的“量”的定量化,同时此实验可以验证催化剂用量-活性位数量-C2OH产物峰积分面积-产物的量的进一步关联;
e)载体(CeO2)空白实验,验证CuRh作用;Rh助剂空白实验,验证Rh的作用。
6、利用新微反装置筛选催化剂,选出性能更好的CuRh催化剂进行表征和测试。

王俊刚:甲烷-合成气制乙醇实验进展

章日光:RhCu催化剂上CHx的存在对合成气转化生成CHx的影响
韩冰莹 供稿