Pd/LDH低温催化CH_(4)-CO_(2)直接合成乙酸OA北大核心CSTPCD

利用CH_(4)和CO_(2)反应直接合成乙酸是一个100%原子经济同时转化CH_(4)并减排CO_(2)的有效方法.水滑石因具有比表面积大、热稳定性高、活性组分分散性好及适宜的酸-碱性被广泛用于CH_(4)和CO_(2)转化反应中,而Pd常被认为是C—C键偶联的活性中心.本文以Mg/Al摩尔比分别为1.5,3,5,7,9的镁铝水滑石(MgAl-LDH)为载体,采用离子交换法制备了Pd负载量(质量分数)为5%的Pd/LDH催化剂,并用于CH_(4)-CO_(2)两步梯阶转化直接合成乙酸;通过XRD,ICP,氮气吸附-脱附,XPS,NH_(3)-TPD,CO_(2)-TPD和in situ DRIFTS等表征方法对催化剂的结构和表面酸碱性进行了分析.结果表明,由Mg/Al摩尔比为5的LDH载体制备的MA5催化剂乙酸收率最高(61.8μmol·g_(cat)^(-1)·h^(-1)),且液相产物只有乙酸;其收率与催化剂中强酸量和表面Pd^(0)/(Pd^(2+)+Pd^(0))比呈正相关.催化剂的快速失活源于水滑石结构的坍塌,进而引起催化剂表面中强酸量大幅减少.原位红外漫反射光谱结果显示,CH_(4)在Pd/LDH催化剂表面解离生成CH_(x)^(*)中间体和H质子,CO_(2)直接插入CH_(x)^(*)形成CH_(x)COO^(*),之后进一步加氢生成乙酸,或CO_(2)与H质子结合生成COOH^(*)中间体,之后与CH_(x)^(*)发生偶联形成CH_(x)COOH^(*),最后再加氢得到乙酸.