熱液條件下CO-,2-與H-,2-反應產烴的實驗研究.pdf

1、查明熱液條件下CO2和H2能否發(fā)生費托合成反應形成烷烴，以及所形成烷烴產物的種類和需要的條件，對于認識地質環(huán)境中非生物成因的烷烴、評估地質環(huán)境中費托合成烴的潛在資源價值以及理解海底熱液生命起源學說，具有十分重要的科學意義。
　　 本文首先分析了熱液條件下CO2和H2形成烷烴反應的熱力學特征。結果顯示：在較大的溫度和壓強范圍內，CO2和H2形成烷烴反應的吉布斯函數變小于零，反應是可行的，且以低溫和高壓條件最為有利；反應平衡時，產物

2、以CH4為主，其它烷烴的含量較低。
　　 熱液條件下，由CO2和H2合成烷烴反應的最關鍵問題是該反應存在動力學障礙，若沒有合適的催化劑，該反應難以進行，因此，迫切需要選擇合適的催化劑以使得反應進行，以及在反應非平衡狀態(tài)下得到較高含量的多碳數烷烴。為此，本文在前人合成CH4、C2H6和C3H8的基礎上開展實驗工作，嘗試合成其它的多碳數烷烴。實驗在鈦高壓釜中于300℃、30MPa封閉條件下進行。實驗中，以NaCl溶液模擬熱液；以間接

3、或直接的方式提供H2和潛在的催化劑；以13C標識的NaH13CO3經酸化提供CO2，用來對反應產物進行示蹤和識別。
　　 以CoCl2·6H2O、Fe和NaH13CO3為實驗材料的同位素示蹤實驗結果顯示，在85天的反應過程中，NaH13CO3水解產生的13CO2與Fe和H2O反應產生的H2發(fā)生反應，形成了C1～C5的烷烴。在以Fe、Fe-Co氧化物和NaH13CO3為實驗材料的實驗中，以及在以Fe和NaH13CO3為實驗材料的實

4、驗中，均得到了由CO2和H2反應形成的C1～C5的烷烴。這些實驗結果表明，只要存在合適的催化劑，熱液條件下的CO2和H2不僅能夠反應形成CH4、C2H6和C3H8，而且還能夠反應形成C4H10和C5H12。
　　 以含Co磁鐵礦(Co/Fe=1/3)、H2和NaH13CO3為實驗材料的實驗結果表明，在含Co磁鐵礦的催化作用下，熱液中的CO2和H2能夠發(fā)生費托合成反應形成C1～C5的烷烴，并且，正構丙烷、丁烷和戊烷的含量符合And