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J. Chim. Phys.
Volume 87, 1990
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Page(s) | 1467 - 1477 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/jcp/1990871467 | |
Published online | 29 May 2017 |
O- identified at high temperatures in CaO-based catalysts for oxidative methane dimerization
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Department of Physics, San Jose State University, San Jose, CA 95192, and SETI Institute, at NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA 94024, USA.
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Project & Development of India, Ltd, Sindri PIN 828122, Bihar, India.
3
Department of Physics, San Jose State University, San Jose, CA 95192, and Laboratoire des Solides, Université de Bourgogne, 21004 Dijon, France.
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Chair of Chemical Technology and Reaction Engineering, Ruhr-University, 4630 Bochum, FRG, France.
MgO and CaO are catalytically active for the oxidative dimerization of methane. The basic step involves a transfer of charge between adsorbed CH4 molecules and the catalyst surface. The catalytic activity has been ascribed to O- states. A new technique, Charge Distribution Analysis has been used to study undoped, NaOH- and La2O3 - promoted CaO catalysts and CaO single crystals. CDA allows to obtain information about mobile charge carriers. CDA utilizes the fact that a dielectric, when placed in an electric field gradient, experiences a force. This force depends on the dielectric polarization which contains contributions from the ideal crystal, from local defects that rotate, from charges that diffuse, and from surface charges. In combination with magnetic susceptibility data CDA allows to unambiguously determine that the mobile charge carriers that appear in the CaO-based catalysts above 550-600 °C are O' states. Their precursors are preoxy anions, O22-.
Résumé
MgO et CaO sont catalytiquement actif pour la dimérisation du méthane par voie oxydante. L'étape fondamentale implique un transfert de charge entre les molécules de CH4 adsorbées et la surface du catalyseur. L'activité catalytique a été attribuée à l'état O-. Une nouvelle technique l'Analyse de la Distribution de Charge a été utilisée pour étudier le catalyseur CaO non dopé, les catalyseurs CaO activés par NaOH et La2O3 et les monocristaux de CaO. L'ADC permet d'obtenir une information relative aux porteurs de charge mobile. L'ADC utilise le fait qu'un diélectrique, lorsqu'il est placé dans un gradient de champ électrique, est soumis à une force. Cette force dépend de la polarisation diélectrique qui contient les contributions du cristal idéal, des défauts localisés qui tournent, des charges qui diffusent et des charges de surface. La combinaison des résultats de l'ADC et de susceptibilité magnétique permet de déterminer, sans ambiguité, que les porteurs de charge mobile qui apparaissent dans les catalyseurs à base de CaO au-dessus de 550-600 °C sont les O-. Les précurseurs sont les anions péroxyde O22-
© Elsevier, Paris, 1990