綠色友好條件下甲烷二氧化碳等離子體合成研究.pdf

1、隨著世界石油資源的日益短缺，天然氣這一高效、清潔、儲(chǔ)量可觀的能源越來越受到人們的重視。甲烷是天然氣的主要成分，資源豐富。二氧化碳是含碳化合物的最終氧化產(chǎn)物，主要來源于化石燃料的燃燒和排放。二者同為溫室氣體，又是豐富的碳資源。因此CH4和CO2化學(xué)合成的研究不僅關(guān)系到未來資源的配置，對(duì)環(huán)境保護(hù)也同樣有重要意義。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目“高氣壓下強(qiáng)電場(chǎng)電離氣體的方法及其應(yīng)用研究”關(guān)于等離子體合成新物質(zhì)的研究，在友好的常溫常壓、無

2、催化劑的條件下，采用強(qiáng)電離放電對(duì)原料氣體CH4和CO2等離子體合成進(jìn)行研究。 利用強(qiáng)電離放電加速電子及激勵(lì)氣體分子的極端物理方法，在放電間隙內(nèi)形成折合電場(chǎng)強(qiáng)度大于400Td，電子平均能量大于12eV，電子密度大于1015/cm3的強(qiáng)電場(chǎng)氣體放電，高能電子通過與CH4和CO2發(fā)生非彈性碰撞，將氣體激發(fā)、電離和離解成CH3、CH2、CH、H、CO、O、OH等活性粒子，這些活性粒子、自由基在等離子體反應(yīng)單元內(nèi)組合重排，生成合成氣、氣態(tài)

3、烴、及含氧有機(jī)物(醇、酸等)新的物質(zhì)。通過改變單位面積放電功率、放電頻率、放電間隙等物理參數(shù)和氣體的總流量、體積比、溫度等工藝參數(shù)，考察其對(duì)甲烷二氧化碳等離子體合成反應(yīng)的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)采用氣相色譜儀檢測(cè)合成產(chǎn)物。甲烷的轉(zhuǎn)化率達(dá)60％以上，二氧化碳和氮?dú)獾募尤胧辜淄榈霓D(zhuǎn)化率有明顯提高，甲烷與二氧化碳最佳進(jìn)料比為3/1。甲烷體積為75％時(shí)，可得到H2/CO摩爾比為3的高質(zhì)量的合成氣，收集到的液體產(chǎn)物主要有醇、酸和水等。 實(shí)驗(yàn)采用自然