Effect of H2O vapor on plasma-assisted partial oxidation of CH4 over PtOx/BN nanoribbon aerogel catalysts

氧合物 化学 催化作用 选择性 部分氧化 解吸 碳氢化合物 气凝胶 多相催化 化学工程 无机化学 光化学 有机化学 吸附 工程类
作者
Dong Li,Lu Wang,Zhang Xiao,Wencui Li,Yu Ren,Zean Xie,Shixin Liu,Lian Kong,Xiaoqiang Fan,Xia Xiao,Zhen Zhao
出处
期刊:Journal of Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:427: 115118-115118 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.jcat.2023.115118
摘要

Ultralight BN nanoribbon aerogels confined highly dispersed PtOx nanoparticles (NPs) catalysts (PtOx/BN-na) were prepared and utilized for plasma-assisted partial oxidation of CH4 (POM) in a CH4−O2 flow system with H2O vapor cofeed at low temperature. The synergistic effect of H2O vapor and Pt2/BN-na catalyst overcomes a tradeoff problem between CH4 conversion and oxygenate selectivity, achieving 95% selectivity towards incomplete oxidation products at a 13% CH4 conversion. The total oxygenate productivity reached 106.5 mmoloxy gcat−1 h−1, which is one of the best results among the state-of-the-art catalysts for gas and liquid POM reaction. Based on experimental results of D and O18 isotope labelling, in situ OES, and in situ DRIFTS, the surface reactive hydroxyl groups or/and •OH radical, generated from the plasma-activated reaction of H2O + O2 on PtOx NPs active sites, are suggested as key factors to promote the POM reaction. The results of the Catalyst Surface Plasma-Assisted Oxidation Reaction (CSPOR) demonstrate that H2O not only promotes the selective oxidation of chemisorbed hydrocarbon species to oxygenate species, but also facilitates the desorption of oxygenates from the catalysts.

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