氯掺杂Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ透氧性能及其用于低碳烷烃转化

矿型膜材料存在着选择性氧化催化活性不高的缺点。有文献报道卤素掺杂是改进钙钛矿型氧化物材料的选择性氧化反应（如甲烷氧化偶联、乙烷脱氢等）催化活性的有效手段。因此，本文也研究了氯摻杂对BSC℉的甲烷氧化偶联催化活性的影响。催化性能测试选择在固定床上进行。另外，笑气因为适合于选择性氧化反应而被用作氧源。在850C时，乙烷乙烯(C2)收率达到最大值30.7%，此时对应的CH4N20进料摩尔比为0.4，甲烷转化率为66.8%，C2选择性为46%，产物中C2H4/CH摩尔比为2.6。稳定性测试实验显示BSCFCI0o4的催化活性没有发生衰减，这表明该材料具备较好的催化活性稳定性。接着，我们又做了几组对比实验以考察氯摻杂及用笑气代替氧气作为氧源对BSC℉催化性能的影响。结果表明不论用氧气还是笑气作为氧源，氯摻杂均提高了甲烷转化率及C2的选择性。但值得注意的是，当用笑气代替氧气作为氧源时，氯摻杂对BSC℉催化性能的改进更明显。通过固定床上的催化活性测试证实氯摻杂改善了BSC℉的甲烷氧化偶联性能后，我们进一步研究了氯摻杂BSC℉透氧膜反应器的甲烷氧化偶联性能。实验结果再次表明，氯掺杂同时改善了甲烷的转化率及C2选择性，但C2的收率改进不如固定床上采用笑气做氧源时改进明显。但是一个有趣的现象是，氯摻杂后最大C2收率所对应的温度由850℃下降到了800C,原因可能是氯摻杂增强了催化剂表面氧物种的活性，提高了甲烷在较低温度下的活化速率。最后，我们初步探索了氯摻杂对BSCF膜反应器乙烷氧化脱氢性能的影响。结果表明，氯摻杂显著地改善了BSCF的乙烷氧化脱氢性能。最大的乙烯选择性达到了90%，要比BSCF上获得的最大收率高出约12%。此外，BSCFClo.o4上获得乙烷转化率也要远远高于BSCF,这可能一方面与氯摻杂改善了催化剂表面氧物种活性有关，另一方面是由于氯摻杂改善BSCF在低温下的透氧量。775℃时，BSCFClo.o4获得最大的乙烯收率约为53%，而同样条件下BSCF上获得的最大的乙烯只有约41%。关键词：透氧膜：钙钛矿：氯摻杂：甲烷氧化偶联：乙烷氧化脱氢