組合多相催化技術(shù)及其在甲烷與小分子化合物耦合反應(yīng)中的應(yīng)用

【摘要】： 組合化學(xué)是近20年來發(fā)展起來的一種快速合成和篩選大量化合物的新方法，被稱為近年來重要的科學(xué)進(jìn)展之一。材料的組合技術(shù)發(fā)展始于1995年發(fā)表在Science上的工作，引起了廣泛的關(guān)注，隨即引發(fā)了組合材料研究的熱潮。據(jù)信，組合材料技術(shù)將對(duì)材料科學(xué)的發(fā)展具有革命性的意義。 論文將多相催化劑的組合制備和高通量篩選作為整體進(jìn)行考慮，并且建立了相應(yīng)的方法。所建立的組合制備方法不僅可以替代傳統(tǒng)的催化劑浸漬制備方法，而且具有更高的工作效率和可重復(fù)性。設(shè)計(jì)了兩種可滿足不同使用要求的多通道反應(yīng)器(恒溫反應(yīng)器和快速升溫反應(yīng)器)。通過色譜分析結(jié)果對(duì)質(zhì)譜檢測(cè)結(jié)果的校正，實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)譜結(jié)果的定量分析，首次實(shí)現(xiàn)對(duì)80個(gè)催化劑在與固定床反應(yīng)條件類似情況下的平行反應(yīng)和快速篩選，不僅使多通道反應(yīng)結(jié)果之間具有可比性，而且高通量結(jié)果與傳統(tǒng)反應(yīng)結(jié)果間也具有很強(qiáng)的可比性。利用該高通量篩選系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)每周對(duì)400個(gè)催化劑的評(píng)價(jià)，同時(shí)給出這400個(gè)催化劑上反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、選擇性以及反應(yīng)收率。首次實(shí)現(xiàn)對(duì)催化劑的組合程序升溫表征，拓寬了組合化學(xué)的領(lǐng)域。根據(jù)多相催化劑制備的特點(diǎn)和多相催化反應(yīng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)催化劑的組合制備及多通道反應(yīng)結(jié)果的同步監(jiān)測(cè)。實(shí)現(xiàn)催化劑組合制備儀和多通道催化反應(yīng)器研制及儀器的自動(dòng)化：制備系統(tǒng)的制備過程實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制，評(píng)價(jià)系統(tǒng)的所有加熱過程也實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制。 利用所開發(fā)的組合催化技術(shù)，對(duì)很多新反應(yīng)進(jìn)行探索。發(fā)現(xiàn)Zn／HZSM-5是有效的甲烷與CO耦合催化劑，而且反應(yīng)在500℃就可以發(fā)生；在探索甲烷與乙烯、甲烷與二甲醚的耦合反應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)某些催化上呈現(xiàn)出特殊的反應(yīng)現(xiàn)象；在CO與NH_3的常壓反應(yīng)中，不僅發(fā)現(xiàn)有甲酰胺生成，而且個(gè)別催化劑上還生成乙烯和氫氣：在二甲醚選擇氧化催化劑篩選過程中發(fā)現(xiàn)Pt／SiO_2是高選擇性生成甲酸甲酯的有效催化劑。 【關(guān)鍵詞】：組合化學(xué) 高通量篩選 表征 甲烷 耦合
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：O643.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目錄6-10
• 緒論10-13
• 第一章 文獻(xiàn)綜述13-72
• 1.1 組合多相催化研究進(jìn)展13-27
• 1.1.1 組合多相催化的發(fā)展13-14
• 1.1.2 組合多相催化過程14-18
• 1.1.3 組合多相催化材料庫的制備18-21
• 1.1.3.1 薄膜沉積法19
• 1.1.3.2 溶液合成法19-21
• 1.1.3.3 水熱合成法21
• 1.1.4 高通量篩選技術(shù)21-25
• 1.1.4.1 光學(xué)方法22-24
• 1.1.4.2 “常規(guī)”方法24-25
• 1.1.5 組合反應(yīng)器25-26
• 1.1.5.1 釜式反應(yīng)器25
• 1.1.5.2 列管反應(yīng)器25-26
• 1.1.5.3 多通道并行反應(yīng)器26
• 1.1.6 組合催化技術(shù)展望26-27
• 1.2 甲烷直接轉(zhuǎn)化27-42
• 1.2.1 甲烷部分氧化制C_1含氧化合物28-33
• 1.2.1.1 甲烷的多相催化氧化28-32
• 1.2.1.2 甲烷的勻相催化氧化32-33
• 1.2.2 甲烷氧化偶聯(lián)33-35
• 1.2.3 甲烷無氧芳構(gòu)化35-39
• 1.2.3.1 催化劑的選擇和改進(jìn)36-37
• 1.2.3.2 金屬與載體間相互作用37-38
• 1.2.3.3 活性位與反應(yīng)機(jī)理38-39
• 1.2.4 甲烷與小分子化合物的耦合反應(yīng)39-41
• 1.2.4.1 甲烷與烯烴的反應(yīng)39-40
• 1.2.4.2 甲烷與CO的耦合反應(yīng)40-41
• 1.2.4.3 甲烷與CO_2耦合反應(yīng)制含氧有機(jī)物41
• 1.2.5 甲烷直接轉(zhuǎn)化展望41-42
• 1.3 論文研究思路及設(shè)計(jì)42-43
• 1.3.1 研究目標(biāo)42
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容42
• 1.3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)42-43
• 參考文獻(xiàn)43-72
• 第二章 實(shí)驗(yàn)總述72-76
• 2.1 主要原料與試劑72-74
• 2.2 催化劑的組合制備74
• 2.3 催化劑的表征74-76
• 2.3.1 X-射線衍射(XRD)物相分析74
• 2.3.2 元素分析74-75
• 2.3.3 比表面和孔分布測(cè)定75-76
• 第二章 催化劑組合制備方法的建立及催化劑樣品庫的組合制備76-84
• 3.1 催化劑組合制備方法的建立76-78
• 3.2 催化劑組合制備系統(tǒng)的驗(yàn)證78-81
• 3.3 催化劑樣品庫的組合制備81-83
• 3.4 本章小結(jié)83
• 參考文獻(xiàn)83-84
• 第四章 高通量篩選系統(tǒng)的建立及其驗(yàn)證84-104
• 4.1 引言84-85
• 4.2 恒溫多通道反應(yīng)器的研制85-89
• 4.3 多通道快速升溫反應(yīng)器的研制89-92
• 4.4 高通量篩選系統(tǒng)及其驗(yàn)證92-102
• 4.4.1 多路閥質(zhì)譜檢測(cè)系統(tǒng)及質(zhì)譜檢測(cè)結(jié)果的定量92-95
• 4.4.2 多路閥質(zhì)譜檢測(cè)系統(tǒng)及定量方法的驗(yàn)證95-102
• 4.5 本章小結(jié)102-103
• 參考文獻(xiàn)103-104
• 第五章 催化劑高通量表征104-110
• 5.1 酸性催化劑NH_3-TPD高通量表征104-106
• 5.2 某些擔(dān)載型催化劑上金屬氧化物的還原和氨的催化分解106-108
• 5.3 本章小結(jié)108-109
• 參考文獻(xiàn)109-110
• 第六章 甲烷與小分子化合物的耦合反應(yīng)110-137
• 6.1 引言110-112
• 6.2 甲烷與CO的耦合反應(yīng)112-121
• 6.2.1 耦合催化劑的高通量篩選112-116
• 6.2.2 耦合反應(yīng)的驗(yàn)證和條件優(yōu)化116-120
• 6.2.3 本節(jié)小結(jié)120-121
• 6.3 甲烷與乙烯的耦合反應(yīng)121-127
• 6.3.1 不同反應(yīng)溫度下的甲烷與乙烯耦合反應(yīng)121-124
• 6.3.2 反應(yīng)過程中甲烷和乙烯質(zhì)譜信號(hào)的變化124-127
• 6.3.3 本節(jié)小結(jié)127
• 6.4 甲烷與二甲醚的耦合反應(yīng)127-131
• 6.5 甲烷與CO_2的耦合反應(yīng)131-133
• 6.6 本章小結(jié)133-134
• 參考文獻(xiàn)134-137
• 第七章 組合催化技術(shù)在其它反應(yīng)中的應(yīng)用137-153
• 7.1 CO與NH_3常壓合成甲酰胺137-147
• 7.1.1 CO與NH_3在活性炭為載體的催化劑上的反應(yīng)137-143
• 7.1.2 CO與NH_3在HZSM-5為載體的催化劑上的反應(yīng)143-144
• 7.1.3 CO與NH_3在SiO_2為載體的催化劑上的反應(yīng)144-145
• 7.1.4 CO與NH_3在Al_2O_3為載體的催化劑上的反應(yīng)145-146
• 7.1.5 CO與NH_3在13X為載體的催化劑上的反應(yīng)146-147
• 7.2 二甲醚選擇氧化制甲酸甲酯147-151
• 7.3 本章小結(jié)151-152
• 參考文獻(xiàn)152-153
• 第八章 結(jié)論與展望153-157
• 8.1 結(jié)論153-155
• 8.2 創(chuàng)新點(diǎn)155-156
• 8.3 展望156-157
• 作者簡(jiǎn)介和發(fā)表文章目錄157-162
• 致謝162

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

多光子電離研究復(fù)雜催化反應(yīng)    謝彥

CH_4-CO_2兩步反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化合成含氧化合物的研究    黃偉,王曉紅,王建平,陰麗華,謝克昌

不同環(huán)大小分子篩對(duì)鉬基分子篩催化劑上甲烷無氧芳構(gòu)化反應(yīng)的影響    舒玉瑛,馬丁,徐龍伢,包信和,徐奕德

甲烷無氧芳構(gòu)化反應(yīng)中Co助劑對(duì)Mo/HZSM-5催化劑積炭行為的影響    劉紅梅,田丙倫,李永剛,包信和,徐奕德

CH_4-CO_2兩步反應(yīng)直接合成含氧有機(jī)物的研究——添加氫的影響    謝克昌,黃偉,王曉紅,陰麗華

共沉淀法制備甲烷部分氧化制甲醇用多元復(fù)合氧化物催化劑    韓占生,潘衛(wèi),潘偉雄,趙煬,李晉魯,朱起明,田金忠,黃寧表

甲烷在W-Mn體系催化劑上氧化偶聯(lián)制乙烯    方學(xué)平,李樹本,林景治,禇衍來

二甲醚的應(yīng)用及下游產(chǎn)品開發(fā)    孫明,余林,孫長(zhǎng)勇,宋一兵,孫建

二氧化碳資源化研究進(jìn)展    王淑英;馬淮凌;

鋅-檸檬酸銨還原體系用于氫化偶氮苯合成    朱蕾;孫婷;宋啟霞;劉申康;

乙醇-水混合溶劑法合成三溴苯酚    姚日生,陳民

半煤渣處理間二氯苯生產(chǎn)廢水的試驗(yàn)研究    高和平

高純度苯乙腈及其衍生產(chǎn)品的制備    陸慶松

有機(jī)合成中間體1,2-環(huán)氧環(huán)己烷的開發(fā)與應(yīng)用    李俊輝

間氨基酚生產(chǎn)與開發(fā)建議    王德法

負(fù)載型硫酸鈦催化合成醋酸丁酯    何節(jié)玉

苯乙酸合成工藝述評(píng)    陸慶松,潘為勝

2-甲基苯并噁唑的合成    孔林,吳勇,夏兵

醋酸甲酯和甲醇混合物的加鹽萃取精餾分離過程的研究    艾臻;張靖;施云海;

內(nèi)標(biāo)法測(cè)定環(huán)己烯氧化產(chǎn)物中環(huán)己烯和環(huán)氧環(huán)己烷含量    楊國玉;朱海林;周文峰;蔣登高;

甲醇制取低碳烯烴副產(chǎn)物分布規(guī)律研究    張飛;張明森;姜健準(zhǔn);劉瑩瑩;

生產(chǎn)頻那酮新型環(huán)保工藝的研究    陳永生;于海濱;

甲烷無氧芳構(gòu)化反應(yīng)研究    高亞娜;高俊文;張勇;

大孔弱堿性樹脂對(duì)H酸吸附行為的研究    趙美姿;

Mo／HZSM-5上甲烷無氧芳構(gòu)化催化劑制備的研究    楊媛媛;姚本鎮(zhèn);劉殿華;房鼎業(yè);

亞磷酸二甲酯—草甘膦聯(lián)產(chǎn)尾氣的連續(xù)回收    黃建軍;張博;朱建民;鄭紅朝;陳曉祥;

由2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚合成N-(3-氨基-4-甲氧基苯基)乙酰胺    張會(huì)菊;盛劍玉;陸霜;李紅梅;彭新華;程廣斌;

環(huán)己基苯基酮的合成新工藝    李斌棟;呂春緒;

具有多重孔結(jié)構(gòu)的MFI型分子篩的合成及其催化性能的研究    陳麗

烏魯木齊市生活飲用水中有機(jī)物現(xiàn)狀及其類雌激素效應(yīng)的研究    魯英

漿態(tài)相催化劑的直接制備及其漿態(tài)相催化反應(yīng)中的溶劑效應(yīng)及TiO_2相變規(guī)律的理論研究    左志軍

分級(jí)孔道和金屬改性ZSM-5分子篩制備、表征及催化甲醇制烴研究    倪友明

稀土氧化物催化甲烷催化燃燒反應(yīng)的研究    溫存

聚合物誘導(dǎo)下無機(jī)納米材料的組裝和晶化過程    時(shí)宜

多級(jí)孔道沸石材料的制備及催化應(yīng)用研究    王德舉

新型納米銅基催化材料的構(gòu)筑及其在草酸二甲酯氣相加氫反應(yīng)中的應(yīng)用研究    尹安遠(yuǎn)

銠基催化劑上甲烷二氧化碳重整反應(yīng)的研究    錢林平

多組分甲烷氧化偶聯(lián)催化劑活性位及反應(yīng)機(jī)理研究    鄭雯

芳烴側(cè)鏈的選擇性氧化反應(yīng)研究    沈曉冬

Gemini型季銨鹽表面活性劑的合成及性能研究    王文天

Mo,W/HZSM-5催化劑的活性中心結(jié)構(gòu)及甲烷活化反應(yīng)機(jī)理的密度泛函理論研究    邢雙英

H-ZSM-5分子篩上乙烯芳構(gòu)化過程中C4至苯的反應(yīng)機(jī)理    曹亮

兩種有機(jī)化合物氧化反應(yīng)機(jī)理的理論研究    王俊芳

Pt/ZrO_2和SO_4~（2-）/ZrO_2-Al_2O_3的制備及在硝基苯加氫重排過程中的應(yīng)用    胡耀華

糠醛催化法制四氫呋喃工藝研究    于浩

吡唑啉類熒光化合物的合成與表征    唐鑫

MCM-49分子篩的合成及磷改性    王超

催化裂化催化劑的酸性調(diào)變及氫離子交換研究    蘇瓊

甲烷無氧脫氫芳構(gòu)化催化劑Mo/HZSM-5的研究    劉薇,徐奕德,王志龍,王林勝

甲烷無氧芳構(gòu)化催化劑的活性相生成研究    馬丁,蘇玲玲,舒玉瑛,徐奕德,包信和

沸石載體結(jié)構(gòu)對(duì)甲烷無氧芳構(gòu)化性能的影響    李爽,張春雷,袁藝,彭艷兵,吳通好,張密林,林勵(lì)吾

液相組合化學(xué)研究進(jìn)展    肖遠(yuǎn)勝,萬伯順,梁鑫淼

組合化學(xué)在功能材料合成方面的應(yīng)用    孫小琳,洪廣言

組合多相催化研究進(jìn)展    王華,劉中民

組合化學(xué)——合成化學(xué)領(lǐng)域的一次革命    柏旭

多通道光纖掃描及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)    謝彥,門立杰,袁麗威,王利,白吉玲

組合催化技術(shù)研究進(jìn)展    李雪輝,黃仲濤,王樂夫,張美英

THE AROMATIZATION MECHANISM OF METHANE OVER Mo/HZSM-5 ZEOLITE CATALYSTS WITHOUT USING OXIDANTS    

用REMPI-TOFMS探測(cè)催化反應(yīng)過程    王丙星

旋轉(zhuǎn)激光掃描共焦熒光檢測(cè)式毛細(xì)管陣列電泳的研制與應(yīng)用研究    汪俊

飛秒激光場(chǎng)下鹵代烷烴分子的場(chǎng)致解離和電離    王艷秋

CH_4-CO_2兩步反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化合成含氧化合物的研究    黃偉,王曉紅,王建平,陰麗華,謝克昌

非氧化條件下Mo-Cr/HZSM-5催化劑上的甲烷芳構(gòu)化反應(yīng)    王冬杰,張一平,費(fèi)金華,鄭小明

甲烷在銪改性Mo/HZSM-5催化劑上的直接芳構(gòu)化反應(yīng) Ⅰ.制備條件及反應(yīng)性能的考察    劉自力,林維明,王琪瑩,林綺純

擔(dān)載型過渡金屬催化劑上CH＿4＋C＿2H＿4→C＿3H＿8反應(yīng)的初步研究    閻子峰,薛錦珍,沈師孔,王弘立

Ni改性Mo／HZSM－5催化劑上甲烷芳構(gòu)化性能研究    王冬杰，張一平，費(fèi)金華，鄭小明

乙二醇二甲醚的合成途徑    葛欣,張英,沈儉一

清潔燃料二甲醚的生產(chǎn)技術(shù)和發(fā)展前景    安軍信

二甲醚潔凈燃料的開發(fā)與應(yīng)用    陳正華，牛玉琴

柴油機(jī)燃用二甲醚的燃燒特性    王賀武,周龍保,陳鴻雁,蔣德明

碳酸二甲酯合成技術(shù)及應(yīng)用評(píng)述    李翔毓

開發(fā)農(nóng)用化學(xué)品的新方法    聶開晟,劉長(zhǎng)令

“國際化學(xué)生物學(xué)及組合化學(xué)研討會(huì)(ISCBCC)”會(huì)訊    

無機(jī)功能材料的組合設(shè)計(jì)、制備和篩選    陳榮

組合化學(xué)及其應(yīng)用    焦家俊

尋找新藥的捷徑——組合化學(xué)    王德心

液相組合化學(xué)研究進(jìn)展    肖遠(yuǎn)勝,萬伯順,梁鑫淼

組合化學(xué)及其在新農(nóng)藥開發(fā)中的應(yīng)用    黃明智,黃可龍,任葉果,徐滿才,程辟

質(zhì)譜技術(shù)在組合化學(xué)研究中的應(yīng)用    崔立杰,再帕爾·阿不力孜

組合化學(xué)及其在新農(nóng)藥創(chuàng)制中的應(yīng)用    羅貞禮,黃明智,歐曉明

組合化學(xué)及其在農(nóng)藥合成中的應(yīng)用    付穎,王常波,葉非

介質(zhì)阻擋放電條件下甲烷部分氧化制甲醇的研究    張安杰;朱愛民;李小松;石川;

復(fù)合儲(chǔ)氣材料對(duì)氫、甲烷混和氣體的儲(chǔ)放氣研究    孫艷;周亞平;周理;

甲烷芳構(gòu)化反應(yīng)中Mo/MCM-22和Mo/ZSM-5催化劑的比較    白杰;劉盛林;謝素娟;徐龍伢;林勵(lì)吾;

超臨界干燥對(duì)La_(0.8)Sr_(0.2)FeMn_(1.5)Al_(9.5)O_(19-δ)六鋁酸鹽性能的影響    張涯遠(yuǎn);蔣政;張世超;朱慶山;

甲烷部分氧化制合成氣Co/MgO/HZSM-5催化劑的研究    張諾偉;黃傳敬;高曉曉;翁維正;萬惠霖;

Ca調(diào)變的Co／Al_2O_3催化劑上甲烷部分氧化制合成氣    高曉曉;黃傳敬;張諾偉;翁維正;萬惠霖;

Ni-Co-La-O催化劑上CH_4化學(xué)氣相沉積法制備多壁碳納米管    陳龍;王健康;解啟慧;王曉來;

Ni/ZrO_2催化劑上甲烷部分氧化制合成氣的研究    宋月芹;賀德華;

兩相UASB反應(yīng)器處理木薯淀粉廢水的啟動(dòng)運(yùn)行特性研究    冼萍;潘正現(xiàn);鐘莉瑩;

檸檬酸法制備Ce_(1-x)Mn_xO_(2-a)固溶體催化劑甲烷催化燃燒的研究    劉長(zhǎng)春;於俊杰;陶炎鑫;蔣政;郝鄭平;

35億年前微生物就能造甲烷    記者　 陳超

日本利用海藻進(jìn)行甲烷發(fā)電和廢熱供暖系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)    新洲

歐美發(fā)現(xiàn)目前火星生命重要證據(jù)    王俊鳴

“卡西尼”在土衛(wèi)六上看見“疑似湖泊”    記者 陳勇

南工大開發(fā)高效菌種讓糞便轉(zhuǎn)化成甲烷    解悅

有雨有河，士衛(wèi)六酷似地球40億年前    記者 楊駿

北極甲烷面臨解凍危險(xiǎn)    呂靜 王平才

深海甲烷遇暖破冰升空污染大氣    辛 力

甲烷:氣候變化的引爆器    本報(bào)記者 黃永明

地幔中可產(chǎn)生甲烷    記者 曹麗君

組合多相催化技術(shù)及其在甲烷與小分子化合物耦合反應(yīng)中的應(yīng)用    王華

Ni、NiH～+、NiO和MgO等活化甲烷的理論研究    楊華清

第三代抗HIV新藥篩選平臺(tái)的建立及其應(yīng)用    段海清

甲烷低溫燃燒反應(yīng)分子篩負(fù)載Pd催化劑    史春開

焦?fàn)t煤氣中氫氣和甲烷的吸附分離    劉艷娜

擔(dān)載型分子篩催化劑上CH_4選擇還原NO反應(yīng)的研究    任麗麗

甲烷選擇性催化還原氮氧化物的基礎(chǔ)研究    張惠

甲烷在常壓和高壓下溶解度的測(cè)定與計(jì)算    夏淑倩

大氣CO_2濃度升高對(duì)稻—麥輪作農(nóng)田溫室氣體排放影響的研究    徐仲均

微波技術(shù)在甲烷轉(zhuǎn)化過程中的應(yīng)用    徐云鵬

CH_4-CO_2低溫轉(zhuǎn)化合成含氧有機(jī)物的研究    王曉紅

甲烷在甲醇和烴類混合溶劑中高壓溶解度的研究    郭玉高

改性尿素對(duì)農(nóng)田溫室氣體排放的影響    荊瑞勇

納米銅錫氧化物的制備及催化性能的表征    賈超

天然氣（CH_4）催化燃燒催化劑的研究    閆智慧

金屬負(fù)載的HZSM-5上甲烷和丙烷無氧芳構(gòu)化反應(yīng)研究    宣東

折流板反應(yīng)器厭氧處理住宅小區(qū)生活污水試驗(yàn)性研究    黎展毅

甲烷泄漏檢測(cè)及擴(kuò)散研究    師春元

甲烷制燃料電池氫源催化劑的設(shè)計(jì)改進(jìn)    尹瀟

冷等離子體裂解甲烷制C_2烴的實(shí)驗(yàn)研究及動(dòng)力學(xué)模擬    何方方