在等离子体辅助的甲烷干重整过程中，CH4（甲烷）与CO2（二氧化碳）化学性质的相互作用

《ChemPhysChem》：Entanglement of CH4 and CO2 Chemistries in Plasma-Assisted Dry Reforming of Methane

等离子体辅助甲烷干重整中，通过同位素标记的CO2结合分子束质谱和化学模型，揭示了CH4与CO2的化学耦合机制，扩展机理解释了双氧化产物（如乙酸和甲酸甲酯）的形成路径。

　　

摘要

等离子体辅助的甲烷干重整过程将甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂）转化为有价值的化学品。为了进一步了解这一过程的化学动力学机制，研究人员结合使用了同位素标记的¹³CO₂进行实验室规模的实验，并结合了详细的化学建模。实验中，采用了一种大气压下的同轴介质阻挡放电等离子体反应器，该反应器连接到一个分子束质谱仪上，用于检测含有等量CH₄和CO₂的混合气体中的反应产物。实验结果证实，观察到的碳氢化合物的形成与CH₄的化学反应密切相关；同时检测到的双氧基化合物C₂H₄O₂、C₃H₆O₂和C₄H₈O₂的部分成分可以追溯到CO₂的化学反应。为了提供更深入的见解，研究人员扩展了早期研究（Proc. Combust. Inst., 2024, 40, 105404）中的化学机理，包括了这些双氧基化合物的形成过程。更新后的机理预测了C₂H₄O₂类化合物会生成酸和酯，例如乙酸（CH₃COOH）和甲酸甲酯[HC(=O)OCH₃]。根据反应路径分析，这些产物是通过COOH自由基形成的，而COOH自由基来源于CO+OH的反应，其中CO部分是由等离子体引发的CO₂分解产生的。

图形摘要

同位素标记的¹³CO₂实验结合分子束质谱技术和化学建模，为等离子体辅助甲烷干重整过程中CO₂与CH₄等离子体化学反应的相互作用提供了明确证据。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。