Badanie procesu utleniającego sprzęgania metanu na modyfikowanym barem i wapniem katalizatorze La-Ce-O

Otrzymano dwie serie katalizatorów na bazie La-Ce-O modyfikowanego dodatkiem 5, 10 i 20% mas. jonów baru lub wapnia i scharakteryzowano je pod kątem ich właściwości fizyczno-chemicznych oraz katalitycznych. Uzyskane materiały zbadano metodami niskotemperaturowej adsorpcji azotu, TPD-CO2, XRD oraz SEM-EDS, a ich aktywność w procesie OCM zbadano w zakresie temp. 400-800°C. Wykazano, że modyfikacja katalizatora La-Ce-O jonami baru i wapnia miała znaczący wpływ na porowatość, powierzchnię BET, rozkład i moc zasadowych centrów aktywnych, morfologię, a także właściwości katalityczne. Zarówno katalizator La-Ce-O, jak i jego modyfikacje jonami baru i wapnia charakteryzowały się bardzo wysoką aktywnością w procesie OCM w niskich temperaturach (ok. 550°C). Pod względem zmian konwersji metanu w funkcji temperatury, wszystkie materiały zachowywały się podobnie. W zakresie temp. 500-550°C preferowaną ścieżką reakcji była konwersja do gazu syntezowego i dalsze utlenianie tlenku węgla, przy czym głównymi produktami reakcji metanu z tlenem był wodór i ditlenek węgla. W wyższych temperaturach (>550°C) preferowanym procesem stało się utleniające sprzęganie metanu. Najwyższą selektywność do etylenu i etanu (55-60%) osiągnięto w zakresie temp. 650-750°C. Dodatek jonów wapnia lub baru znacząco poprawił selektywność do etylenu i etanu. Powyżej 600°C selektywność wzrosła o 15%, nie wpływając w znaczący sposób na stopień konwersji metanu.

---

Two series of La-Ce-O-based materials modified with 5, 10, and 20% by mass of Ba or Ca ions were studied for their physicochem. and catal. properties. The materials were characterized by low-temp. N₂ adsorption, TPD-CO₂, XRD, and SEM-EDS, and their activity in the oxidative coupling of MeH (OCM) process was tested at temp. 400–800°C. The modification significantly influenced porosity, BET surface area, distribution and strength of basic active sites, morphol., as well as catal. properties. Both the base La-Ce-O catalyst and its modifications exhibited very high activity in the OCM process at temp. as low as 550°C. In terms of conversion changes as a function of temp., all materials behaved similarly. In the temp. range of 500-550°C, the conversion to synthesis gas and further oxidn. of CO was preferred, with the main products of the MeH-O reaction being H₂ and CO₂. At above 550°C, oxidative coupling of MeH became the preferred process. The highest selectivity for ethylene and EtH (55-60%) was achieved at temp. 650-750°C. Moreover, the addn. of Ca or Ba significantly improved the selectivity for ethylene and EtH. At temp. above 600°C, selectivity increased by 15%, without any significant effects on the of MeH conversion degree.