科研课题　甲烷的催化氧化和燃烧

甲烷

甲烷的催化氧化和燃烧一直以来是大家都关注的科研课题，这几十年来，随着工业生产的发展和科学的进步，人类对能源的需求和开发经历了巨大的变化.而与能源生产密切相关的甲烷的氧化和燃烧研究也随之发生变更，并被赋予了新的内容。

在实验中人们对比了多种金属和金属氧化物催化剂，尽管在有些金属上甲烷氧化产物中含有少量的醇醛酸等，但是在贵金属如Pt上，产物则无一例外的是CO2和H2O.

现在，环境污染问题日益严重，其中一个重要的污染来源就是内燃机的排放.这样以来，作为探索并解决这一问题的途径，甲烷的氧化和燃烧得到了广泛的注意，因为在轻质烃类中甲烷具有特殊的稳定性而最难氧化，所以选择甲烷催化燃烧为模型反应最具有说服力.

多相催化燃烧允许极贫碳化氢/空气混合物在贫可燃性界限下燃烧，并可达到近零污染物排放.结合固体催化剂的燃烧过程可以分成三类:首先，通过(固一气)多相反应使燃料完全转变为二氧化碳的燃烧只在低温下发生;第二，通过多相反应释放的热量来支持单相燃烧的反应.第三，在中间温度同时进行的多相和单相氧化反应。

在众多的氧化反应中，贵金属无疑具有某些优越性一般来说，贵金属具有比氧化物更高的反应活性和较低的点火温度.因此，对甲烷的催化燃烧反应大都采用贵金属作为催化剂，而氧化物则用于甲烷氧化偶联反应.其中最为常用的就是Pd和Pt.

除了甲烷燃烧作为控制污染的目的进行研究之外，另有一些研究工作就是为了开发天然气的高效燃烧催化剂，并着重于反应器的设计.在这一方面，由于以节省能量为背景，使这种高效燃烧进入寻常天然气用户家庭，则可以看出其具有广阔的前景.

由于甲烷燃烧反应温度可超过1000，因此，带来了一些新的问题.需要有抗高温烧结的载体材料.所以在高温下如何保持金属的稳定性也是一个值得注意的问题.

总之，目前为止，还有一系列的重要间题需要我们进一步的研究和讨论。例如:

(1)催化剂中毒问题等;

(2)金属颗粒大小对反应的影响;

(3)金属吸附能力与活性的关系;

(4)催化剂在反应中的形貌变化;

(5)甲烷在金属表面上的活化;

(6)贫燃料和空气比对催化燃烧辐射的影响;

(7)催化剂的制备等问题.