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甲烷氧化偶联反应(OCM)是将天然气直接转化为C2烃(C2H4+C2H6)的有效途径之一,其工业化将改变石油化工的行业格局,具有重大的应用价值和战略意义。Na-W-Mn/Si02催化剂因其优越的反应性能和良好的高温稳定性成为目前最具有工业化前景的催化剂之一。然而,较低的产率和过高的反应温度是阻碍其工业化的关键因素。近几年研究发现,对于Na-W-Mn体系催化剂,不同类型的硅载体对于催化剂在较低温度下的反应性能有显著影响,纯硅SBA-15分子筛作为载体相比普通Si02具有较好的OCM反应性能;Ti掺杂能有效降低Na-W-Mn体系催化剂的OCM反应温度。据此,本文制备了 Na-W-Mn/Ti-SBA-15催化剂,并与TS-1,Ti-MWW和普通Si02负载的催化剂进行对比,考察其在不同温度下的甲烷氧化偶联反应性能。结果表明Na-W-Mn/Ti-SBA-15催化剂在较低温度下具有更加优异的反应性能,这一方面是由于Ti的掺杂能有效提高W在较低温度下活化甲烷的速率,并促进催化剂的活性组分向表面迁移;另一方面是由于不同载体会影响活性组分和活性氧物种的分布,Ti-SBA-15负载的催化剂具有较高的表面活性组分和活性氧物种浓度。在此基础上,为了进一步研究Ti和W组分的作用,本文考察了 Ti含量和W含量对Na-W-Mn/Ti-SBA-15催化剂的影响。研究发现Ti含量的变化不会对催化剂的活性相有明显影响,适量的Ti有利于催化剂活性组分向表面迁移,提高催化剂的反应性能,但Ti含量过高会覆盖催化剂表面的活性组分并抑制W活化甲烷的速率,对催化性能产生不利的影响。W含量的调控使催化剂在较高温度和较低温度下呈现出不同的反应性能差异。在较高温度下,W含量过高或过低都不利于活性晶相Na2WO4和Mn2O3的形成,从而降低催化剂的反应活性。在较低温度下,催化剂活化CH4的能力是其反应活性的关键,当Ti/W比为1或4时催化剂具有较佳的反应性能。制备出的Si/Ti比为30,Ti/W比为4的Na-W-Mn/Ti-SBA-15催化剂在较低温度下具有较优异的甲烷氧化偶联反应性能,在700℃下,CH4转化率为19.4%,C2产率为10.9%。