CN104710279A - 一种甲烷光催化氧化制备甲醇的方法 - Google Patents

一种甲烷光催化氧化制备甲醇的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104710279A
CN104710279A CN201310682134.1A CN201310682134A CN104710279A CN 104710279 A CN104710279 A CN 104710279A CN 201310682134 A CN201310682134 A CN 201310682134A CN 104710279 A CN104710279 A CN 104710279A
Authority
CN
China
Prior art keywords
methane
added
reactor
mercury lamp
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310682134.1A
Other languages
English (en)
Inventor
裴振昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201310682134.1A priority Critical patent/CN104710279A/zh
Publication of CN104710279A publication Critical patent/CN104710279A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/48—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by oxidation reactions with formation of hydroxy groups
    • C07C29/50—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by oxidation reactions with formation of hydroxy groups with molecular oxygen only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/30—Tungsten
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/745—Iron
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种由甲烷光催化氧化制备甲醇的方法，属于化工技术领域。本发明的特征在于：在固定床光化学反应器中进行，以高压汞灯为光源(线性光源)，将水热法制备的负载SiO2半导体光催化剂均匀置于固定床反应器中部，在常压下，按一定比例通入甲烷和空气，并升温至设定温度(50～70℃)，达到吸附平衡后进行辐照反应。本发明具有工艺简单，投资小，能耗低以及转化率高等优点。

Description

一种甲烷光催化氧化制备甲醇的方法
发明领域
本发明涉及一种甲烷光催化氧化制备甲醇的方法，属于化工技术领域。
背景技术
甲醇是一种非常重要的基础化工产品和化工原料。国内合成甲醇的原料主要来源于甲烷。煤层气的主要成分就是甲烷，而甲烷不仅可以用作燃料，还是主要的温室气体，对煤层气中的甲烷加以回收再利用，不仅减少了甲烷对环境的危害，还一定程度上缓解了能源危机。
国内利用甲烷生产甲醇，主要是采用传统并且比较成熟的二步法：即先由甲烷和水蒸气反应生成合成气，再由合成气生成甲醇。该工艺对设备要求较高，能耗大，甲烷转化率较低。甲烷直接氧化法制甲醇不仅可以大大缩短工艺流程，而且可降低能耗，但反应条件苛刻。光催化氧化法甲烷制甲醇作为新颖的反应途径，在开发新能源、改变能源结构和保护生态环境方面具有深远意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种光催化氧化甲烷制备甲醇的方法，从而解决传统制备甲醇法工艺设备投资高，工艺复杂，能耗大，单程转化率低等缺陷。本发明提供了一种利用SiO2负载半导体催化剂将甲烷光催化氧化为甲醇的工艺方法，该方法工艺简单，投资小，能耗低以及转化率高等。
本方法的特点是在固定床光化学反应器中进行；以高压汞灯(500W)为光源(线性光源)；以SiO2负载半导体为催化剂；光催化剂均匀置于固定床反应器中部；封闭体系；在常压下即可反应；甲烷和空气体积比为1：99；需要控制反应温度，一般反应温度范围是50～70℃；反应时间范围为60min～1000min；光照前，需要达到吸附平衡。
本发明提供一种光催化氧化甲烷制备甲醇的方法，其步骤如下：
1、水热法制备光催化剂
(1)首先向釜中加入5-10ml钛酸丁酯或三氯化钛；
(2)加入30ml蒸馏水；
(3)加入载体SiO2(粒径0.355～0.675mm，平均孔径为10nm)，载体需经预处理，120℃干燥4h。
(4)加入一定浓度的金属盐溶液；
(5)密封，是反应体系成为封闭体系；
(6)升温到指定反应温度T，并设置在反应温度下的反应时间；一般反应温度范围为120～150℃；一般反应时间为6～10h；
(7)反应结束后，把反应器降温到室温后取出产物；
(8)醇、水洗涤数遍，真空干燥；
(9)400～600℃煅烧活化2～6h；
2、甲烷光催化氧化制备甲醇
光催化实验在固定床光化学反应器中进行，以高压汞灯为光源(线性光源)，将上述所制备的光催化剂均匀置于固定床反应器中部，在常压下，按一定比例通入甲烷和空气，并升温至设定温度(50～70℃)，达到吸附平衡后进行辐照反应，一段时间后，甲烷转化率可达85％以上。
与传统工艺相比，该工艺简单，投资少，耗能低，并且催化剂制备简单，转化率高，可进行大规模工业化生产。
具体实施方式
实施实例1：
将5～10ml钛酸丁酯，30ml水和5～10g载体SiO2(粒径为0.355～0.675mm，平均孔径为10nm)加入到反应釜中，然后加入一定浓度的钨酸钠水溶液，搅拌均匀，密封，120℃反应10h，待反应体系冷却至室温，醇、水各洗涤3遍，80℃干燥，再在马弗炉中450℃煅烧活化2h。
甲烷光催化氧化制备甲醇实验在固定床光化学反应器中进行，以高压汞灯(500W)为光源(线性光源)，将上述所制备的光催化剂均匀置于固定床反应器中部，在常压下，按一定比例通入甲烷和空气，并升温至50℃，达到吸附平衡后进行辐照反应，一段时间后，甲烷转化率可达85％。
实施实例2：
将5～10ml钛酸丁酯，30ml水和5～10g载体SiO2(粒径为0.355～0.675mm，平均孔径为10nm)加入到反应釜中，然后加入一定浓度的硝酸铁水溶液，搅拌均匀，密封，140℃反应10h，待反应体系冷却至室温，醇、水各洗涤3遍，80℃干燥，再在马弗炉中450℃煅烧活化2h。
甲烷光催化氧化制备甲醇实验在固定床光化学反应器中进行，以高压汞灯(500W)为光源(线性光源)，将上述所制备的光催化剂均匀置于固定床反应器中部，在常压下，按一定比例通入甲烷和空气，并升温至60℃，达到吸附平衡后进行辐照反应，一段时间后，甲烷转化率可达88％。
实施实例3：
将5～10ml三氯化钛，30ml水和5～10g载体SiO2(粒径为0.355～0.675mm，平均孔径为10nm)加入到反应釜中，然后加入一定浓度的硝酸铁水溶液，搅拌均匀，密封，140℃反应10h，待反应体系冷却至室温，醇、水各洗涤3遍，80℃干燥，再在马弗炉中450℃煅烧活化2h。
甲烷光催化氧化制备甲醇实验在固定床光化学反应器中进行，以高压汞灯(500W)为光源(线性光源)，将上述所制备的光催化剂均匀置于固定床反应器中部，在常压下，按一定比例通入甲烷和空气，并升温至70℃，达到吸附平衡后进行辐照反应，一段时间后，甲烷转化率可达90％。

Claims (5)

1.一种甲烷光催化氧化制备甲醇的方法，其特征在于在固定床光化学反应器中进行，以高压汞灯为光源，将上述所制备的光催化剂均匀置于固定床反应器中部，在常压下，按一定比例通入甲烷和空气，并升温至设定温度(50～70℃)，达到吸附平衡后进行辐照反应。所述催化剂制备步骤如下： 
(1)首先向釜中加入一定量的钛酸丁酯或者三氯化钛溶液； 
(2)加入一定量的水； 
(3)加入经过预处理的载体SiO2； 
(4)加入一定浓度的金属盐溶液； 
(5)密封； 
(6)一定温度下反应一段时间后，洗涤，干燥，煅烧 。
2.根据权利要求1，其特征在于高压汞灯为500W以上，并且是线性光源。 
3.根据权利要求1，其特征在于所用的金属盐溶液包括硝酸铁和钨酸钠溶液。 
4.根据权利要求1，其特征在于活化温度一般在400～600℃之间，活化时间一般在2～6h。 
5.根据权利要求1，其特征在于光催化反应在常压下进行，光催化反应温度为50～70℃。 
CN201310682134.1A 2013-12-16 2013-12-16 一种甲烷光催化氧化制备甲醇的方法 Pending CN104710279A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310682134.1A CN104710279A (zh) 2013-12-16 2013-12-16 一种甲烷光催化氧化制备甲醇的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310682134.1A CN104710279A (zh) 2013-12-16 2013-12-16 一种甲烷光催化氧化制备甲醇的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104710279A true CN104710279A (zh) 2015-06-17

Family

ID=53410074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310682134.1A Pending CN104710279A (zh) 2013-12-16 2013-12-16 一种甲烷光催化氧化制备甲醇的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104710279A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110508303A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 华南农业大学 沼气全组分转化生物甲醇催化剂Ni-CeO2/SiC-SiO2及其制备方法与应用
CN110508305A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 华南农业大学 沼气全组分转化生物甲醇催化剂Ni-La2O3/SiC-SiO2及其制备方法与应用
CN110508306A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 华南农业大学 沼气全组分转化生物甲醇催化剂LaNiO3/SiC-SiO2-Foam及其制备方法
CN110508302A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 华南农业大学 沼气全组分转化生物甲醇催化剂LaNiO3/SiC-SiO2-Fiber及制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6156211A (en) * 1997-01-31 2000-12-05 Lynntech, Inc. Enhanced photocatalytic conversion of methane to methanol using a porous semiconductor membrane
CN101940875A (zh) * 2010-10-25 2011-01-12 上海电力学院 利用低压汞灯快速光催化分解高浓度甲烷混合气的方法
CN103285799A (zh) * 2013-06-18 2013-09-11 上海电力学院 一种提高甲烷光催化降解速率的光催化反应器及其应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6156211A (en) * 1997-01-31 2000-12-05 Lynntech, Inc. Enhanced photocatalytic conversion of methane to methanol using a porous semiconductor membrane
CN101940875A (zh) * 2010-10-25 2011-01-12 上海电力学院 利用低压汞灯快速光催化分解高浓度甲烷混合气的方法
CN103285799A (zh) * 2013-06-18 2013-09-11 上海电力学院 一种提高甲烷光催化降解速率的光催化反应器及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王奂玲等: "甲烷光催化氧化制甲醇研究进展", 《分子催化》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110508303A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 华南农业大学 沼气全组分转化生物甲醇催化剂Ni-CeO2/SiC-SiO2及其制备方法与应用
CN110508305A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 华南农业大学 沼气全组分转化生物甲醇催化剂Ni-La2O3/SiC-SiO2及其制备方法与应用
CN110508306A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 华南农业大学 沼气全组分转化生物甲醇催化剂LaNiO3/SiC-SiO2-Foam及其制备方法
CN110508302A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 华南农业大学 沼气全组分转化生物甲醇催化剂LaNiO3/SiC-SiO2-Fiber及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Rapid self-decomposition of g-C3N4 during gas–solid photocatalytic CO2 reduction and its effects on performance assessment
CN111617771B (zh) 复合金属材料催化剂的制备方法及在制备5-hmf应用
Duo et al. NaHCO 3-enhanced hydrogen production from water with Fe and in situ highly efficient and autocatalytic NaHCO 3 reduction into formic acid
CN107008484A (zh) 一种二元金属硫化物/氮化碳复合光催化材料及其制备方法
CN104525237A (zh) 一种氮掺杂活性炭催化剂及其在氯乙烯合成中的应用
CN103084196B (zh) 钽基分级结构空心纳米光催化材料制备方法及其应用
CN104710279A (zh) 一种甲烷光催化氧化制备甲醇的方法
CN111111669A (zh) 一种中高温甲烷干重整的介孔光热催化剂及其制备方法和应用
CN103721737B (zh) 一种高效可见光驱动催化分解水的非金属材料
CN106006582A (zh) 六方棒状Mo2N的制备和六方棒状Mo2N及应用
CN107308973B (zh) 一种碱式磷酸钴纳米针复合lton光催化剂及其制备方法和应用
Pennington et al. Metal-free hydrogen evolution over defect-rich anatase titanium dioxide
CN111389405A (zh) 一种预活化甲烷水蒸气制氢催化剂的方法
CN113600162B (zh) 多孔二氧化钛纳米材料、金属纳米粒子修饰多孔二氧化钛的光催化材料及其制备方法和应用
CN102218339B (zh) 石墨相碳氮化合物粉体、其制备方法及应用
CN113120859A (zh) 一种水汽变换反应方法及其杂化纳米结构铂催化剂
CN107803196B (zh) 一种合成具有可见光响应的光催化剂Zn2SnO4/Bi2WO6纳米片的制备方法
Chen et al. Sustainable cement and clay support in Ni–Cu/Al2O3 catalysts for enhancing hydrogen production from methanol steam reforming
CN111589453B (zh) 一种在温和条件下催化氮气氢气合成氨气的仿生催化剂制备方法
CN111097497B (zh) 一种催化甲烷直接转化制氢的方法及其催化剂和制备方法
CN102198394B (zh) 一种蛋白土负载纳米TiO2复合粉体材料的制备方法
CN114471661B (zh) 常温催化氧化乙酸乙酯VOCs成型催化剂的制备及应用
CN108905959A (zh) 微波原位一步法制备ZnO/MCM-41脱硫剂的方法
CN114789049B (zh) 氧化铈复合钛酸锌的光催化剂的制备方法和应用
NL2032220B1 (en) Composite Photocatalyst, Preparation Method and Application Thereof

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150617

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication