钱佳丽,黄晓东,刘珂,邓伦华

(华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200062)

0 引言

甲烷(CH4)是很多类地星体的主要气体成分。在地球上,CH4是天然气中的主要化合物,是一种很有前途的替代燃料和化学品原料[1]。CH4的来源多种多样,包括小型天然气田、页岩气、煤层气、农业沼气和深海甲烷水合物。大部分天然气储量位于偏远地区,运输成本高昂。此外,分散的天然气储量没有较高商业价值,工业上通常把低商业价值CH4转化为增值产品,但在转化过程中会生成有毒物质[2]。

氰化氢(HCN)是烷烃转化过程中极易产生的一种剧毒化学物质,人们一直关注HCN 的生成和测量[3-17]。HCN 容易由碳氢化合物和含氮物质产生,特别是在含碳、氢、氮元素的放电等离子中,可以产生较高浓度的HCN 分子。Driessen 等[4]对四(二甲氨基)钛有机物在N2-H2-Ar 混合气体中放电得到HCN。Pirali 和Vervloet[5]发现气相多环芳香烃在微波和射频放电时的主要产物之一为HCN。Fujii 等[6]研究了N2和C2H2的微波放电,用质谱技术检测到了HCnN(n=1～7)物质。Smith 等[7]利用NH3研究NHx+H=NHx-1+H2反应,发现加入C1碳氢化合物就能生成HCN。此外,CN 基团和一些碳氢化合物在一定条件下反应也可生成HCN[8]。HCN 生成机制与含氮物质息息相关,Alzueta 等[9]早在1997 年就进行了碳氢化合物和NO 反应机制的研究,发现大部分NO 都转换为HCN,这一结论在Meunier 等[10]做丙烷燃烧反应实验时得到验证。

CH4是简单的烷烃分子,在含氮氛围下极易产生HCN。Jauberteau 等[11]、Guan 等[12]在N2的放电余晖中研究CH4的反应,得到主要产物为C2N2、CN 以及HCN。Hempel 等[13]在CH4和甲醇中加入H2-Ar-N2微波等离子体,发现产生了C2H2、HCN 等九种稳定的物质。……