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haxia

木虫 (著名写手)

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[交流] ［问题］甲烷能否在400-500摄氏度和氧气气相反应生成甲醇呢？

甲烷能否在400-500摄氏度和氧气气相反应生成甲醇呢？谢谢！

[ Last edited by nxl5096224 on 2007-6-2 at 15:24 ]

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1楼 2006-05-27 11:09:39

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kohn

木虫 (正式写手)

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0.25

★ ★
paracyclophane(金币+2):谢谢解释！

这个问题首先应该从化学热力学的观点出发来看，在这个温度有没有可能活化CH4中的C-H键。当然要考虑到热活化和在这个温度可能产生的活性O物种的参与下，有没有可能活化CH4的C-H键。
只要是CH4中的C-H键被打开，那么反应就应该进行。在400K的温度下，CH4+1/2O2生成CH3OH这个反应的（delta)G是－25.4 kCal/mol。那么在673K下，这个过程应该是热力学可行的。
只要反应能够进行，那么生成甲醇就是一个可能的反应途径。只不过这时候的问题在于各种产物的选择性。其实催化的核心质就是通过调变反应途径来改变反应产物的选择性。

然而，在673K的温度下，如果使用分子氧O2作为氧化剂，无催化剂，只是考虑气相反应的情况下，那么这个反应的转化率是非常低的，远远小于0.1%。这里就有一个问题了，haxia是用什么方法检测到甲醇的？在作出判断之前必须要结合你的具体试验参数（比如甲烷流量）考虑一下你的检测手段的灵敏度和检测限！这很重要！

一般情况下，除非是采用特殊的检测手段，或者分离富集手段，不然在这个温度下是很难检测到反应转化率的。

使用分子氧O2作氧化剂的（1）甲烷直接转化制备甲醇、甲醛（2）丙烯环氧化制备环氧丙烷（3）苯的羟基化制备苯酚是催化中最难的三个课题。其中，第一个，甲烷的转化又是最难的，因为到目前为止其它两个反应至少都还找到了虽然转化率很低但选择性接近100％的催化剂体系（至少从报道的结果来看是这样，这样至少给了一个在学术上、理论上研究的方向），但甲烷这个反应目前还没有找到任何一个具有学术意义、理论意义上的亮点。甲烷的直接选择氧化研究已经有100多年的历史了，但目前得到的结果既不能证实这个反应在合适的催化剂上可以得到具有经济意义的单程醇醛收率，也不能证实不能做到这一点。不能证实，也不能证伪，这就是它困难的层度。

顺便说一句，如果只是靠甲醇收率超过1％这一点，肯定不能发表在Science、Nature上！！！1％的收率意味着有另外有99％的其它的产物，这样的话，就不能叫做甲烷制甲醇了，应该叫其它的反应了。
如果你在室温下得到这个结果，那么就有可能了。