甲烷液相催化氧化反应机理探究
211171490_甲烷催化部分氧化制合成气催化剂的研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 4 期甲烷催化部分氧化制合成气催化剂的研究进展阮鹏1，杨润农1，2，林梓荣1，孙永明2（1 广东佛燃科技有限公司，广东 佛山 528000；2 中国科学院广州能源研究所，广东 广州 510640）摘要：天然气是一种前景广阔的清洁燃料，甲烷作为天然气的主要成分，其高效利用具有重要的现实意义。
在众多甲烷转化途径中，甲烷催化部分氧化（CPOM ）具有能耗低、合成气组分适宜、反应迅速等优势。
本文简要介绍了CPOM 反应机理，即直接氧化机理和燃烧-重整机理；重点综述了过渡金属、贵金属、双金属和钙钛矿这四类CPOM 催化剂的研究现状；分析了反应温度、反应气体碳氧比和反应空速对CPOM 反应特性的影响；阐述了积炭和烧结这两种催化剂失活的主要原因及应对措施。
根据研究结果可知，通过选取合适的催化剂组分、采用优化的制备方法、精确控制催化剂活性组分分布和微观结构等措施，可以保证更多的有效活性位更稳定地暴露在催化剂表面，以此提高催化性能（包括甲烷转化率、合成气选择性、合成气生成率、反应稳定性等）。
最后指出了对CPOM 催化剂微观结构的合理设计与可控制备以及对CPOM 反应机理的深入研究仍将是今后关注的重点。
关键词：甲烷；部分氧化；催化剂；合成气；多相反应中图分类号：TE644 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）04-1832-15Advances in catalysts for catalytic partial oxidation of methane to syngasRUAN Peng 1，YANG Runnong 1，2，LIN Zirong 1，SUN Yongming 2(1 Guangdong Foran Technology Company Limited, Foshan 528000, Guangdong, China; 2 Guangzhou Institute of EnergyConversion, Chinese Academy of Science, Guangzhou 510640, Guangdong, China)Abstract: Natural gas is a promising clean fuel. The efficient use of methane, the major component of natural gas, is of great practical importance. Among many methane conversion routes, catalytic partial oxidation of methane (CPOM) has the advantages of low energy consumption, suitable syngas fraction and rapid reaction. This paper briefly introduced the CPOM reaction mechanisms (i.e. direct oxidation mechanism and combustion-reforming mechanism), reviewed the current research on four types of CPOM catalysts (i.e. transition metal, noble metal, bimetal and perovskite catalysts), analysed the effects of reaction temperature, carbon to oxygen molar ratio of reactant gas and reaction space velocity on CPOM reaction characteristics, and explained the two main causes of catalyst deactivation (i.e. carbon deposition and sintering) together with their countermeasures. According to the results of the research, the catalytic performance (including methane conversion, syngas selectivity, syngas yield, reaction stability) could be improved by selecting suitable catalyst components, adopting an optimized preparation method and precisely controlling the distribution of active components and microstructure of the catalyst. These method could ensure that more active sites are consistently exposed to the surface of catalyst. Finally, it综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1109收稿日期：2022-06-13；修改稿日期：2022-08-22。
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展甲烷化是一种重要的催化反应，其可以将甲烷转化为更具经济价值的产品，如甲烷可以被催化转化为甲醇、汽油、石脂烃等化合物。
甲烷化反应具有很高的化学转化效率和节能环保的特点，因此在能源领域中具有重要的应用价值。
然而由于甲烷的分子结构稳定性较高，甲烷化反应的催化剂选择和反应机理的研究尚存在一定困难。
目前，已有多种催化剂被用于甲烷化反应。
常见的甲烷化催化剂包括贵金属催化剂（如铂、钯等）和过渡金属催化剂（如钛、铈、钴等）。
贵金属催化剂具有高的催化活性和选择性，但成本较高。
过渡金属催化剂则在催化甲烷化反应中具有较好的平衡性，但催化活性较低。
近年来，还出现了一些新型的甲烷化催化剂，如氧化亚氮、过氧化物、氮化硼等，这些催化剂在甲烷化反应中显示出良好的催化效果。
关于甲烷化反应机理的研究，目前存在着不同的理论观点。
其中最为常用的机理是氧化亚氮机理和金属氧化物机理。
氧化亚氮机理认为甲烷化反应中，氧化亚氮（NOx）是催化剂的活性物种，其可以吸附在催化剂表面，与甲烷反应生成反应中间体，最终转化为甲醇等产物。
金属氧化物机理则认为，催化剂表面的金属氧化物可以与甲烷发生氧化反应，生成活性氧物种，最终通过形成反应中间体，完成甲烷化反应。
还有一些其他的甲烷化反应机理模型，如贵金属机理、过渡金属机理等。
甲烷化反应的机理和催化剂选择是相互关联的。
不同的催化剂对应不同的反应机理，选择合适的催化剂可以提高甲烷化反应的效率和选择性。
目前，研究者们通过理论计算、实验模拟等方法，对甲烷化反应机理进行了深入研究。
这些研究结果为甲烷化反应的催化剂设计和优化提供了理论依据，也为解决甲烷化反应中的关键科学问题提供了参考。
甲烷化反应催化剂及反应机理的研究进展为该反应的应用提供了技术支持，并为更高效、环保的催化剂的开发和设计提供了思路和指导。
未来的研究重点应该放在提高甲烷化反应的催化活性和选择性，探索更加高效的催化剂，并深入研究甲烷化反应的反应机理，以期为能源领域的发展作出更大的贡献。
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展甲烷化是指将一氧化碳和氢气催化反应生成甲烷的一种反应。
由于甲烷本身是一种重要的化学品和燃料，因此寻找高效的催化剂和研究反应机理受到了广泛的关注。
在过去的几十年里，科学家们在甲烷化催化剂及反应机理的研究方面取得了一系列重要的进展。
本文将对甲烷化催化剂的种类和催化机理进行综述。
一、甲烷化催化剂1、铜基催化剂铜是一种优秀的甲烷化催化剂，其在高温和高压下能够促进CO和H2生成甲烷。
铜催化剂通常由氧化铜和还原剂还原所得。
在铜催化剂中，钠或钾通常是常见的还原剂。
由于其热稳定性和催化活性，铜催化剂被广泛应用于工业上的甲烷化反应中。
钴是另一种常见的甲烷化催化剂元素。
与铜催化剂不同的是，钴催化剂需要在低温和中压下使用。
其具有优异的电化学性能，对于甲烷化反应的催化效果也很好。
钴催化剂通常由镁和钴盐还原所制得。
二、甲烷化反应机理甲烷化反应机理是指在甲烷化反应中，CO和H2分子在催化剂的作用下生成甲烷分子的过程。
目前，科学家们已经清楚地了解了甲烷化反应的一些关键步骤和机理。
以下是甲烷化反应的一般机理：1、CO的吸附甲烷化反应首先需要吸附CO分子到催化剂上，这个过程是通过甲烷化催化剂表面上的铜催化位点实现的。
在这个步骤中，CO分子与催化剂表面的催化位点形成吸附式。
2、氢分子的吸附甲烷化反应的另一个关键步骤是氢分子的吸附。
在催化剂上的氢催化位点中，氢分子吸附并形成吸附式。
3、CO的加氢在甲烷化反应的下一个步骤中，CO分子受到氢分子的加氢作用，生成CH3OH（甲醇）和CO2。
4、CH3OH的解离最后，甲醇分子经过催化剂表面的解离，生成甲烷分子。
这一步骤释放了活性汇集的甲烷分子。
综上所述，科学家们已经发现了甲烷化催化剂的种类和反应机理，进一步促进了甲烷化反应在各个领域的应用。
未来，科学家们还将继续研究新型的甲烷化催化剂和改进现有的催化剂，以进一步提高甲烷化反应的效率和可持续性。
甲烷催化燃烧的机理解析与催化剂设计
甲烷催化燃烧的机理解析与催化剂设计引言：甲烷是一种重要的天然气，广泛应用于能源领域。
然而，甲烷的直接燃烧会产生大量的二氧化碳，对环境产生不可忽视的影响。
因此，研究甲烷的催化燃烧机理并设计高效催化剂具有重要意义。
第一部分：甲烷催化燃烧机理解析甲烷催化燃烧是指在催化剂的作用下，甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水。
催化剂的作用是降低反应的活化能，提高反应速率。
甲烷催化燃烧的机理主要包括三个步骤：吸附、解离和氧化。
第一步：吸附甲烷分子首先吸附在催化剂表面，这是整个反应的起始点。
吸附可以通过物理吸附或化学吸附来实现。
物理吸附是通过范德华力将甲烷分子吸附在催化剂表面，而化学吸附则是通过共价键形成将甲烷分子牢固地吸附在催化剂表面。
第二步：解离在吸附后，甲烷分子发生解离，产生甲基（CH3）和氢原子（H）。
甲基是反应的中间体，它可以继续与氧气反应生成甲醇等产物，也可以进一步发生解离。
第三步：氧化在解离后，甲基和氧气发生反应，生成二氧化碳和水。
这是整个催化燃烧反应的最终产物。
催化剂通过提供活性位点，促进甲基与氧气的相互作用，加速反应速率。
第二部分：催化剂设计催化剂的设计是提高催化燃烧效率的关键。
以下是几种常见的催化剂设计策略：1. 金属催化剂金属催化剂具有高的催化活性和选择性。
例如，铂、钯、铑等金属催化剂在甲烷催化燃烧中表现出良好的活性。
金属催化剂的设计可以通过合金化、负载和改性等方法来实现，以提高催化剂的稳定性和活性。
2. 氧化物催化剂氧化物催化剂具有良好的热稳定性和氧化活性。
例如，二氧化钛、氧化锆等氧化物催化剂在甲烷催化燃烧中表现出较高的催化活性。
氧化物催化剂的设计可以通过控制晶格缺陷、改变表面酸碱性等方法来实现，以提高催化剂的活性和选择性。
3. 纳米催化剂纳米催化剂具有较大的比表面积和高的催化活性。
通过控制催化剂的粒径和形貌，可以调控催化剂的催化性能。
例如，纳米金属颗粒和纳米氧化物颗粒在甲烷催化燃烧中表现出优异的催化活性。
矿井瓦斯液相催化氧化制甲醇的理论初探
Ｇ ｌｉ ｅ ｔ等［通过对 甲烷在 ＫＳＯ 溶液中部分氧 ｅｉ ］ ２２４
化制 甲醇 的研 究 ， 出 甲烷 液 相 催 化 氧化 反 应 属 于 指 亲电取代反 应 。在 甲烷 的亲 电 取代 反 应 中 ， 属离 金
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进展 。Ｇ ｌｉ和 Ｓｉｖ ］ 验表 明 ， ｅｔ ｅｉ ｈｏ【 的实 ｌ ８ 在铂 催化 剂 的 作用 下 甲 烷 和 氧 气 选 择 性 氧 化 可 合 成 甲醇。 Ｓｎｎ Ｊ ０ ｅ［ 以 ２为 氧 化 剂 、 ｄ Ｏ ｃ ２为 催 化 剂 ， Ｐ（Ａ） 在 Ｃ Ｏ Ｈ 的水溶 液 中 于 ８ ℃下选 择性 氧 化 甲烷 为 ＲＣ Ｏ ０ 甲醇 。ＰＩ ｎｌ １０ ＨＳ ４的溶液 中 ， Ｈ 一 ｅａａＩ在 ０ ％ ２０ ｉ ３ Ｊ 以 ｇ
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…
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甲烷 液相催 化氧化 制 甲醇 已取得 了卓 有成效 的
化制 甲醇 的反应 如下 ： Ｃ ４ｇ ＋１２ ２ｇ ＋Ｃ ３Ｏ Ｈ １ Ｈ （） ／ ０（） Ｈｃ Ｏ （） —一 Ｃ ３Ｏ Ｃ ３１ ＋ＨＯ（） ＨＣ Ｏ Ｈ （） ２ １
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甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展随着能源需求的不断增长，世界各国都在加快对可再生能源的开发和利用，其中天然气是一种重要的清洁能源。
天然气主要成分为甲烷，因此甲烷的催化化学转化研究对于天然气资源的高效利用具有重要意义。
本文主要介绍甲烷化催化剂的研究进展及其反应机理。
1. 甲烷化催化剂的分类甲烷化催化剂主要包括氧化铝基、硅铝酸盐基、镍基、钼基等四种催化剂。
（1）氧化铝基催化剂：氧化铝基催化剂主要包括负载型和非负载型两类。
非负载型催化剂的活性中心多为TiO2等高表面积氧化物，负载型催化剂的活性中心一般为Ni或Pt 等金属氧化物的复合物，这种催化剂具有高的催化活性和稳定性，但其催化活性受反应条件的制约较大。
（2）硅铝酸盐基催化剂：硅铝酸盐基催化剂具有活性中心分布广泛、反应速率快、抗中毒性好等优点，是近年来研究较多的一类催化剂。
（3）镍基催化剂：镍是甲烷化反应中最常用的催化剂，具有活性中心浓度高、价格低廉等优点。
但镍基催化剂容易受到反应物质和反应条件的影响，其寿命也相对较短。
（4）钼基催化剂：钼基催化剂具有催化活性高、覆盖率较低、反应温度低等优点，但由于其催化活性对反应前期的反应制约较大，其在实际应用中还需进一步研究。
2. 反应机理甲烷化反应的反应系统包括三个阶段：甲烷解离为活性物种、活性物种吸附在催化剂表面、活性物种与CO2反应生成甲烷和水。
甲烷分子在催化剂表面吸附后会分解成甲基和氢原子，其中甲基是反应的活性物种。
（1）氧化铝基催化剂机理：活性物种CH3在催化剂表面上形成甲基键后，与CO2分子发生反应形成HC（O）OCH3。
（2）硅铝酸盐基催化剂机理：硅铝酸盐基催化剂具有多种酸心，可进行多重反应。
CH4在催化剂表面吸附后，形成甲基或催化剂表面上的CH键，进一步氧化生成的甲基根离子可与CO2反应生成甲酸盐根离子。
（3）镍基催化剂机理：镍的五配位构型容易形成镍甲烷络合物，甲烷分子吸附在催化剂表面后首先经过甲烷解离生成反应活性物质甲基根离子和氢离子，进一步与吸附在催化剂表面上的CO2发生反应生产甲酸。
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展【摘要】甲烷化催化剂及反应机理的研究一直是催化化学领域的热点之一。
本文系统地介绍了甲烷化反应的催化剂研究、机理研究、催化剂结构与性能的关联研究、表面反应过程的探究以及动力学模型的建立。
通过对这些内容的综述和分析，揭示了甲烷化催化剂的设计原则和优化策略，并探讨了甲烷化反应的机理及动力学行为。
总结了甲烷化催化剂及反应机理的研究进展，并展望了未来的研究方向，为进一步推动甲烷化反应的催化剂设计和性能优化提供了重要参考。
【关键词】甲烷化催化剂，反应机理，研究进展，催化剂结构，性能，表面反应，动力学模型，总结，未来研究方向。
1. 引言1.1 甲烷化催化剂及反应机理的研究进展甲烷化是一种重要的化学反应，可以将甲烷转化为更有用的化学品，如乙烯和丙烯。
在甲烷化反应中，催化剂起着至关重要的作用。
近年来，对甲烷化催化剂及反应机理的研究取得了一些重要进展。
关于甲烷化反应的催化剂研究，许多研究表明，过渡金属催化剂在甲烷化反应中具有良好的活性和选择性。
镍基催化剂在甲烷化反应中表现出色的催化性能。
还有一些新型催化剂的开发，如基于氧化物的催化剂，也显示出潜在的应用前景。
关于甲烷化反应的机理研究，科学家们通过各种表征技术和计算模拟手段，逐渐揭示了甲烷化反应的分子水平机理。
这些研究为理解甲烷化反应的关键步骤和反应路径提供了重要线索。
催化剂结构与性能的关联研究、表面反应过程的探究以及动力学模型的建立，也为深入了解甲烷化催化剂及反应机理提供了重要的支撑。
对甲烷化催化剂及反应机理的研究进展不仅有助于提高甲烷化反应的效率和选择性，还可以为设计更高性能的催化剂和推动相关领域的发展提供重要参考。
未来，我们可以进一步深入研究甲烷化反应的机理，发展更加高效可控的催化剂，并探索更多新型的反应路径，促进甲烷资源的有效利用和环境友好化。
2. 正文2.1 甲烷化反应的催化剂研究甲烷化反应是一种重要的化学反应，可将甲烷转化为更高级别的烃类化合物。
V2O5催化甲烷液相部分氧化工艺过程研究
（． ｃｏ ｌ ｆ ｎｒｙａｄ ｏ ｒ ｎ ｉ ｅｉ ， ｉ ａ ｔｎ ｎ ｅｓｙ Ｘ ’ １０ ９ Ｃ ｉａ Ｉ Ｓｈ ｏ ｏ Ｅ ｅｇ ｗｅ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｘ ’ Ｊ ｏ ｇＵ ｉ ｒｔ， ｉ ７ ０ ， ｈｎ ； ｎＰ ｎ ｎ ｎ ａ ｉ ｏ ｖ ｉ ｎ ａ ４ ２ Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｃ ｅ ｃ ｎ ｉ ｅｉ ， ｏｔｗ ｓＵｎ ｅｓ ， ｉ １０ ９ Ｃ ｉａ ． ｃｏ ｌ ｆ ｈ ｍｉ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｎ ｒ ｅｔ ｉ ｒｉ Ｘ ’ ７ ０ ６ ， ｈ ） ｌ ａ ｎ ｎ ｈ ｖ ｔ ｙ ｎ ａ ｎ
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摘 要：以 ＶＯ 为催化剂，在发烟硫酸中进行了甲烷液相选择性氧化的研究工作，考察了 ＶＯ 催化剂用量、反应温 ： ２５
度 、反应时间、发烟硫酸 浓度 等工艺条件对反应收率的影响 ，进行 了甲烷液相选择性氧化 的催化机理探讨和宏观动力
学推导。 甲烷 在部分氧化反应 中首先转化为硫酸 甲酯 ，后者进一步水解 得到甲醇。 甲烷转化 率可达 ５． ４５ ％ｔ选择性 ４ ． 相应 的工艺条 件为催化剂用量 ０ １５ ｏ、 ５５ ％， ． ７ ｌ 反应 温度 １０２ 发烟硫酸中 Ｓ ｊ ０ ｔ ｏ ８＇、 （ Ｏ 含量 ５％ ｗ） 反应时 间 ２ 。 ２５ ０ （ｔ 、 ＶＯ ｈ
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第 ２ 卷第 ３ Ｏ 期 ２０ 年 Байду номын сангаас月 ０６
高 校 化 学 工 程 学 报
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图 2 发烟硫酸溶剂中甲烷亲电反应机理图
通过以上催化过程我们可以看出，甲烷液相部分氧化反应的催化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
剂活性离子在反应中是经历着氧化还原的循环过程，因此甲烷液相部
分氧化反应的催化剂也可称为氧化还原型催化剂。对于氧化还原型催
化剂而言，氧化还原性评价的标准之一就是催化剂活性离子的标准电
0
势 。 对 于 甲 烷 部 分 氧 化 反 应 常 用 的 催 化 剂 离 子 其 标 准 电 势 为:E 2+ Hg /Hg
图 1 酸性溶液中甲烷亲电反应机理图
从 Shilov 机理的图示可以看出，反应包括过渡金属离子作为亲电 试剂进攻甲烷形成中间络合物 CH3-M+， 该 中 间 络 合 物 与 亲 核 试 剂 反 应 生 成 中 间 产 物 CH3-Nu，由 于 Nu 的 拉 电 子 效 应 ，中 间 产 物 的 性 质 较 为稳定，可以避免被进一步氧化，该反应过程生成中间产物 CH3-Nu。
太弱即电极电势太低，说明它的亲电能力太弱，不会对甲烷进行亲电 取代，也会导致催化循环中断。 所以，由金属的两个价态构成的氧化还 原电对的电极电势不能太高也不能太低， 有报道认为电极电势处于 0.5-1.4V 是较合适的。
2 碘催化机理
2．1 单质碘具有类似金属的性质 固 态 卤 素 中 从 C12（0）至 I2（0）间 存 在 着 逐 渐 增 强 的 弱 成 键 作 用 ，
甲烷液相部分氧化反应中催化剂的活 性 形 式 通 常 为 MN+，液 相 条 件 下 ， 甲 烷 首 先 与 催 化 剂 的 活 性 形 式 MN+结 合 生 成 中 间 络 合 物 CH3MN+； 中 间 络 合 物 CH3-MN+在 亲 核 试 剂 HNu 的 作 用 下 生 成 中 间 产 物 CH3-Nu，而活性催化剂离子转化为相应的 M（N－2）＋；在发烟硫酸的强氧化 性作用下，M（N－2）＋又被氧化为 MN+离子形式。 如图 2 所示：
这导致 I2（0）分子内部 I-I 作用力减弱。 固体碘单质显示出一些特殊的 性质，例如:固体碘是一种半导体，高 压 下 显 示 金 属 导 电 性 ，因 此 I2（0） 具有部分金属的性质。 据文献报道，碘单质在发烟硫酸溶解后，可被氧 化为顺磁性二碘阳离子 I2+，因此碘单质在 发 烟 硫 酸 溶 剂 中 ，有 可 能 表 现出某些金属阳离子的性质，以上碘的特性使得碘单质有可能成为甲 烷部分氧化的催化剂。 2．2 碘离子具有催化甲烷部分氧化反应适宜的电势电位
在硫酸等强酸溶剂中进行的甲烷部分氧化反应的机理大多也被 认为是亲电反应机理，HgSO4 催化体系、 Pt（bmpy）Cl2 催化 体 系 、Pd 催 化体系均被认为是亲电反应机理。 研究实验表明，以上各种形式的过 渡金属化合物均可起催化作用，而且，离子形式的过渡金属被认为是 具有催化活性的状态，各种形式的过渡金属化合物应首先被氧化为离 子形态而起催化作用。
2013 年 第 5 期
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
○科教前沿○
科技信息
甲烷液相催化氧化反应机理探究
张建贵 （宁夏化工设计研究院〈有限公司〉，宁夏 银川 750002）
【摘 要】目前，甲烷的化学利用比较成熟的还是间接转化法，即先从甲烷制合成气，再由合成气制备化学品的多步途径。 由于甲烷的直接 转化可以一步获取有机化工产品，因此其直接转化利用更有吸引力，已开展的研究包括甲烷氧化偶联、甲烷部分氧化制甲醇以及甲烷无氧芳构 化。 然而，由于甲烷是自然界中结构最稳定的有机分子，它的活化要比其他烃类困难，特别是希望得到的转化产物的化学活性往往比甲烷分子 高得多。 因此如何实现甲烷的定向高效转化已成为全球科学家致力解决的难题。
1 反应机理总论
有研究认为甲烷的液相选择性氧化反应为自由基机理，反应过程 包括活化 C-H 键、经基化和再氧化三步。 其中活化 C-H 键及 轻 基 化 为控制步骤。也有报道认为过渡金属离子催化下的甲烷的液相选择性 氧化应为亲电反应机理。Olah 和 Shifov 对甲烷液相催化氧化的亲电机 理做出了突出的贡献，认为在甲烷亲电取代反应中，金属离子作为一 种强的亲电试剂，对甲烷进行亲电进攻，生成金属中间体络合物，然后 再被亲核试剂进攻，形成稳定的中间产物 。 被还原的金属离子，再通过 氧化剂的作用，重新回到高价态，构成催化剂的循环。 如图 1 所示。
【关键词】催化氧化反应；化学活性；中间产物；稳定性；取代反应；经济效益；综合效益
0 引言
天然气资 源 成 为 21 世 纪 最 有 希 望 的 替 代 能 源 和 化 工 原 料 之 一 ， 从国家安全和能源战略的角度出发，研究开发以天然气替代石油为原 料的新的化学生产工艺，对于我国这样一个石油资源较少、天然气资 源却十分丰富的国家而言，则具有重要的意义。 但目前我国的天然气 利用水平还相当低，主要被用作燃料气、合成氨生产的原料，天然气资 源所具有的巨大应用潜力还未得到充分开发应用。 因此，将天然气通 过化学途径转化为易于运输的液体燃料或高附加值的化工产品已成 为我国化学工作者所面临的一项重大课题。
金属离子实际上是在反应物之间起了传递电子的作用，这就使催 化 剂 能 以 两 个 明 确 的 价 态— ——低 价 的 还 原 态 和 高 价 的 氧 化 态— ——存 在。 高价的氧化态易于得到电子发生亲电取代，自已变为低价的还原 态，低价的还原态易于将刚刚得到的电子失掉，重新变为高价的氧化 态。 尽管金属离子是反应的积极参与者 ，但在反应结束后（即一个催化 循环之后）本身并不发生变化。 但是如果氧化态物质得电子能力太强 即电极电势太高，自身变为还原态物质后就很难失电子，无法再变为 高价的氧化态，这样，催化循环就会中断；如果氧化态物质得电子能力
0
0
=+0.796v、EPt4+/Pt =+0.726v、ERh3+/Rh =+0.76v。
Xiao Gang 的研究认为引入反应介质中的催化剂的形式并不重要，
仅要求这种形式可使氧化剂、酸和反应物与金属广泛接触，而且这种形