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從環(huán)保角度而言，將天然氣/頁巖氣中廉價(jià)易得的C₁-C₃輕質(zhì)烷烴直接轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)化學(xué)品極具吸引力，其也是替代當(dāng)前油基轉(zhuǎn)化路線一種有競(jìng)爭(zhēng)力的工藝。輕質(zhì)烷烴具有很高的化學(xué)惰性，而反應(yīng)的目標(biāo)產(chǎn)物相對(duì)活潑，其容易進(jìn)一步發(fā)生非選擇性反應(yīng)，目前的研究主要集中在通過催化劑設(shè)計(jì)和反應(yīng)器工藝條件優(yōu)化等提高產(chǎn)物的選擇性。水蒸氣或者液態(tài)水對(duì)輕質(zhì)烷烴轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品反應(yīng)具有重要影響。在此背景下，近日中國(guó)石油大學(xué)（北京）重質(zhì)油全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室姜桂元教授、德國(guó)萊布尼茲催化研究所Evgenii V. Kondratenko教授在ChemCatChem上發(fā)表了題為“Mechanistic and Kinetic Insights into H₂O Effects in the Conversion of C₁-C₃ Hydrocarbons to Value-added Products”的綜述性文章。該文章對(duì)水在C₁-C₃烴轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品的機(jī)理和動(dòng)力學(xué)研究的最新進(jìn)展進(jìn)行了評(píng)述（圖1），目的是闡明水蒸氣或者液態(tài)水在C₁-C₃烷烴轉(zhuǎn)化為C₂₊烴、甲醛、甲醇、乙烯、乙酸和丙烯過程中對(duì)催化劑活性和選擇性的影響。此外，還旨在找出水蒸氣/液態(tài)水效應(yīng)基本原理的異同，從而為催化劑設(shè)計(jì)或反應(yīng)器優(yōu)化操作提供指導(dǎo)。

文章指出，水蒸氣/液態(tài)水的作用取決于催化劑的種類和反應(yīng)條件。水蒸氣可以通過以下方式影響催化劑活性、穩(wěn)定性以及產(chǎn)物選擇性：（1）在反應(yīng)條件下原位形成特定的催化劑相和/或表面羥基；（2） 加速反應(yīng)產(chǎn)物的脫附和/或抑制其再吸附；（3）參與形成催化氣相反應(yīng)的OH·自由基；（4）氧化催化劑表面積碳，從而再生催化活性位點(diǎn)或活性物種。

為了深入理解并充分利用水蒸氣的積極作用，文章還提出了如下建議：（1）與目前O₂作為氧化劑烷烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)中研究較多的氧物種作用機(jī)制相比，水蒸氣在烷烴氧化反應(yīng)中的研究比較少，其對(duì)催化劑活性和產(chǎn)物選擇性影響的本質(zhì)尚未形成共識(shí)，因此需要在更多催化材料上進(jìn)行系統(tǒng)研究；（2）在MnO_x-Na₂WO_x催化劑體系中，水蒸氣在高溫條件下對(duì)其釋放晶格氧能力的增強(qiáng)作用為提高化學(xué)鏈烷烴氧化反應(yīng)性能提供了可能性，應(yīng)更深入地闡明這種影響的作用機(jī)制并將其應(yīng)用于其他催化劑的設(shè)計(jì)上；（3）使用液態(tài)水作為非反應(yīng)性進(jìn)料組分是將甲烷氧化為甲醛的一種新方法，應(yīng)進(jìn)一步研究其潛力，并將其擴(kuò)展到乙烷和丙烷氧化為相應(yīng)的烯烴或含氧化合物；（4）為了有目的地開發(fā)催化劑以提高其在水蒸氣共進(jìn)料或液態(tài)水存在下的反應(yīng)性能，需要使用原位動(dòng)態(tài)表征技術(shù)、理論計(jì)算以及時(shí)間分辨動(dòng)力學(xué)技術(shù)進(jìn)行更深入的機(jī)理/動(dòng)力學(xué)研究。