第32卷，第11期 2012年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 32,No.11,pp2906-2910
November,2012
离子液体在甲烷等离子体转化中作用机理的光谱研究
张秀玲"，周倩1.2，底兰波"，于
森1.2
1.大连大学物理科学与技术学院，辽宁大连
116622
2.大连大学环境与化学工程学院，辽宁大连
116622
摘要在直流等离子体甲烷转化反应体系中分别引I人C,MIMBF.，CMIMCF,COO，CMIMHSO，三种离子液体，采用光谱在线技术检测反应中活性物种的种类和光谱谱峰相对强度的变化，研究了离子液体在气液等高子体甲烷转化反应中的作用机理。结果表明：向甲烷等离子体体系中引入离子液体可得到稳定的气液界面，并提高了甲烷转化率和C烃产物收率，CMIMCF,COO和CMIMBF。有助于提高C烃选择性，而CMIMHSO，则导致C烃选择性下降。在气液等离子体甲烷放电体系中检测到了C，C，C，CH， H等活性物种的发射光谱，与未引人高子液体时相比大多数活性物种的谱线强度均有增加。核磁共振研究表明反应后离子液体C,MIMBF，结构稳定，可认为离子液体作为液体导电介质提高了等离子体放电强度，
促进等离子体区气相反应过程，同时高子液体在气液表面反应过程起催化作用。关键调发射光谱；离子液体；等离子体；甲烷；机理
中图分类号：0433.4：0531
引言
文献标识码：A
随着石油资源的日益匮乏，储量相对丰富的天然气资源的开发和利用备受关注。但甲烷氧化偶联反应因所需反应温度较高，CH易深度氧化生成CO;，且催化剂也因高温而易结焦失活！。低温等离子体技术是一种极为有效的分子活化手段，它具有足够高的能量在常温、常压条件下激活甲烷分子而引发化学反应。但等离子体活化反应过程的自由基历程使目标产物选择性降低，研究者多在反应体系中引人催化剂以提高目标产物的选择性?}，离子液体是有机阳离子和无机阴离子组成的新型绿色溶剂。与传统的有机溶剂及超临界流体相比，它具有零“蒸汽压”、电化学密口宽、高电导率、不易燃烧、可循环利用、结构可设计性等特点，广泛应用做反应介质("、催化剂[4.5和电解质(等。近年来，将离子液体引人等离子体中形成气-液联用技术的研究多见报道。Kane" ko等在低压等离子体-离子液体放电体系中制备了纳米材料。Wei等*利用低压介质阻挡放电等离于体，成功地在离子液体CMIMBF，中合成了金纳米材料。课题组把离子液体引人到大气压等离子体甲烷转化反应过程中，提高了甲烷转化率和C收率。本工作采用光谱在线诊断技术检测气液等离子体甲烧反应过程中的活性物种，探讨离子液体在气
收稿日期：2012-05-10，修订日期：2012-07-15
基金项目：国家自然科学基金项目(21173028，20973028)资助
DOl; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)11-2906-05
滤等离子体甲烷转化反应中的作用机理。
实验部分 1
1.1
仪器流程
常压直流气液等离子体甲烷转化反应的实验装置同文款
[9]。主要由五个部分组成：等离子体发生设备、等离子体反应器、气体流量控制系统、气相产物分析系统和光谱在线检测系统。将600μL离子液体（纯度>99%，中国科学院兰州化物所绿色化学研究中心)注人等离子体反应器中。通过质量流量控制器（S49-33/MT，北京汇博隆仪器有限公司）调节原料气（甲烷和氢气，99.999%，光明化工研究设计院）流量后经混合器进入等离子体反应器。在气液等离子体甲烷转化反应过程中，采用气相色谱仪(GC7890F，上海天美科学仪器有限公司)在线分析反应气相产物，甲烷转化率Xa，C烃选择性S。及C经收率Yc计算方法同文献[9，采用光纤光谱仪（AvaSpec-2048，荷兰）在线检测活性物种的发射光谱。
图1为实验所采用的石英等离子体反应器示意图，其内径20mm，长度90mm，内含上下两个电极，上电极由外径 3mm的不锈钢管(兼作原料气体人口)制成，下电极由厚度为0.5mm的铜板制成，人离子液体中深度约为2mm，上
作者简介：张秀玲，女，1964年生，大连大学物理科学与技术学院教投万方数据
e-mail;xiulz@sina,com