溶胶-凝胶法制备Na2WO4-Mn-SiO2催化剂及其甲烷氧化偶联反应性能的研究

修改稿日期：!""#$"%$!"；基金来源：国家自然科学基金面上项目（!"&’&"%(）；作者简介：王嘉欣（()’%$），男，博士生，电邮：*+,-+./,.0

1!2345,+67835。!联系人，电话")&(9:)1%"11，电邮6+;

。试验研究

溶胶$凝胶法制备>,!?@:$A .／B +@!

催化剂及其甲烷氧化偶联反应性能的研究

王嘉欣(，!，丑凌军(，张

兵(，杨建(，赵军(，李树本(!

（(7中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室，兰州’&""""

；!7中国科学院研究生院，北京("""&)

）摘要：采用溶胶$凝胶法制备了一系列#C >,!?@:$!C A .／B +@!催化剂；用D E F 、D G B 、H I J 、@!$J G F 和K @!

$J G F 等方法对催化剂进行了表征，并考察了对甲烷氧化偶联反应的催化性能。结果表明，与常规浸渍法相比，采用溶胶$凝胶法制备的>,!?@:$A .／B +@!催化剂中?和A .的原子浓度在催化剂表面和体相分布较为接近，而且两种制备方法所得的催化剂具有相似的催化性能，>,!?@:与"$方石英之间的相互作用，催化剂释放晶格氧的能力，碱性强弱是影响甲烷氧化偶联活性的关键因素。

关键词：溶胶$凝胶法；>,!?@:$A .／B +@!催化剂；甲烷氧化偶联中图分类号：@1:&7&

文献标识码：L

文章编号：(""($)!()（!""1）"!$"($"#

"前言

>,!?@:$A .／B +@!

是国内外公认的甲烷氧化偶联性能优异的催化体系［(，!］。自())!年发现其不

仅具有高的甲烷转化率和K !烃选择性［&，:］，且具有较好的稳定性并适合于加压反应以来

［#，1］，已就各组分的作用及甲烷的活化机理等进行了广泛的研

究［’$(!］。该催化剂通常大多采用常规浸渍法制备，

使得活性组分主要分布在催化剂表面，在长期操作过程中活性组分容易流失而导致催化活性下降。因此探索用于甲烷氧化偶联反应>,!?@:$A .／B +@!催化剂的不同制备方法，具有重要意义。与浸渍法相比，利用溶胶$凝胶技术制备催化剂能够很好地控制活性组分的含量和分布，制备的催化剂具有载体和活性组分相互作用较强，晶型稳定及热稳定性好

等特点［(&］。我们采取溶胶$凝胶法制备了>,!?@:

$A .／B +@!催化剂，

考察了其甲烷氧化偶联反应性能，并且以D E F 、D G B 、H I J 、@!$J G F 和K @!$J G F 等方法表征了催化剂结构物理化学性能。

(实验部分

(7(催化剂制备

采用溶胶$凝胶法制备#C >,!?@:$!C A .／B +@!催化剂（其中的百分数为质量分数，下同）。根据催化剂组成的计算结果，量取(%7’56正硅酸乙酯，搅拌下用油浴加热到1"M ，然后将计算量的>,!?@:和A .（>@&）!溶液分别加入到正硅酸乙酯中，再加入适量乙醇（使乙醇与水的体积比为!N (）和浓硝酸，生成凝胶后继续老化(!2，(!"M 干燥(!2，##"M 焙烧:2，%#"M 焙烧:2，即制得新鲜催化剂大约#0

。根据加入硝酸量（#56，("56，(#56，!"56）的不同，所制备的催化剂分别命名为?A .#，?A .("，?A .(#和?A .!"。(7!催化剂表征

D 射线粉末衍射（D

E

F ）分析在D ’O P Q 4

G Q 37型衍射仪上进行，采用K R S "射线用于样品物相分析。比表面测定在L B L G!"("型比表面和孔径分布测定仪上进行，采用>!吸附的

H

I

J 方法。D G B 分析在I B

K

L T L H !("D 型D 射线光电子能谱仪进行，以A 0S "为D 射线源，B +!O 结合能("&7:P U 作为参比，用于分析样品表面组成。

@!$J G F 和K @!$J G F 在L A V $(""催化剂表征系统上进行，产物由F W

83Q ("""型四级质谱在线检(

第!期

王嘉欣等：溶胶$凝胶法制备>,!?@:$A .／B +@!

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