甲烷燃烧的化学方程式（精选7篇）
1.甲烷的存在与用途
(1)甲烷的存在
甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。
(2)甲烷的主要用途
以甲烷为主要成分的天然气和沼气都是理想的清洁能源。甲烷还可用作化工原料。
归纳总结：
甲烷分子空间构型为正四面体形，碳原子位于中心，4个氢原子位于顶点，4个C—H键的
思维启迪
一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时：
①如果这4个原子相同，则分别在四面体的顶点上，构成正四面体。
②如果这4个原子不相同，则分别在四面体的顶点上，但不是正四面体。
③无论这4个原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3个原子共面。
二、甲烷的性质
1.甲烷的物理性质
甲烷是无色无味、极难溶于水、密度比空气小的气体。
2.甲烷的化学性质
(1)具有稳定性
通常情况下，甲烷性质比较稳定，与强酸、强碱不反应，与高锰酸钾溶液等强氧化剂也不反应。
(2)氧化反应——可燃性
将甲烷在空气中点燃，观察燃烧现象并检验燃烧产物。
三、甲烷燃烧的化学方程式：
甲烷燃烧因为区分完全燃烧和不完全燃烧两种情况。
CH4+2O2=CO2+2H2O(完全燃烧生成CO2和水)
2CH4+3O2=2CO+4H2O(不完全燃烧时生成CO和水)
拓展资料
甲烷，化学式CH4，是最简单的烃，由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成。
正四面体结构，四个键的键长相同键角相等。在标准状态下甲烷是一无色无味气体。一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷。
1 数学模型与边界条件
1.1 数学模型
1.1.1 气相和固相的质量守恒方程
undefined (1)
undefined (2)
式中undefined、undefined——气相和固相单位时间单位体积内生成的质量。
1.1.2 气相和固相动量守恒方程
undefined
(3)
undefined
(4)
其中,固相应力τs表示为
undefined (5)
考虑到高颗粒浓度区,摩擦应力对床内颗粒流动行为的重要影响,将颗粒相应力分解成两部分,其中由颗粒碰撞引起的颗粒相压力psl按颗粒动理学理论[9]确定
undefined (6)
颗粒相动力粘度μsl为
undefined
(7)
而对于摩擦应力的影响,采用Srivastava and Sundaresan提出的考虑应变速率波动的影响的摩擦应力模型[10]
undefined (8)
undefined (9)
式中 S——应变率张量;
ψ——内摩擦角;
n——表面形状指数。
undefined
(10)
1.1.3 颗粒拟温度方程
undefined
(11)
其中,ks为颗粒相热传导系数,表示为指数
undefined
(12)
颗粒相脉动能耗散γs和单位体积能量耗散率Dgs分别表示为
undefined (13)
undefined (14)
1.1.4 气相组分守恒方程
undefined (15)
其中,扩散通量Jg,i可根据Fick定律计算:
undefined (16)
1.1.5 气相和固相的能量守恒方程
undefined
(17)
undefined
(18)
其中,c、λ、φ分别表示比热容、热传导系数和相间换热系数。
1.1.6 化学反应模型
在本文的研究中,颗粒相包括NiO和Ni两种组分,假定NiO和Ni的粒径、表观密度相同。在化学反应模型的选取中,使用缩核反应计算模型[11]
4NiO+CH4→4Ni+CO2+2H2O (19)
undefined
(20)
1.1.7 气固相间作用力模型
在双流体模型中,两相间是通过动量交换项进行耦合的,因此合适的曳力模型计算公式的选取对流化床的模拟具有很重要的意义。本文采用Gidaspow[9]提出的曳力模型,其表达式为
undefined
1.2 边界条件
在壁面上对气相采用无滑移边界条件,将颗粒的法向速度定为0。颗粒相则采用Johnson and Jackson提出的部分滑移边界条件[12]
undefined (22)
undefined (23)
式中 ew——壁面的弹性恢复系数。
2 计算结果与讨论
计算模型采用Jung等[13]的燃料反应器的结构尺寸。其中反应器高0.6 m,直径为0.25 m,反应器底部为气体速度入口,顶部为压力出口,壁面设置为绝热壁面,初始条件下,颗粒以孔隙率0.42堆积,堆积高度为0.25 m。
图1表示不同时刻下燃料反应器中颗粒浓度的瞬时分布。由图可以看出,鼓泡床内表现出乳化相和气泡并存的流动结构。气泡在布风板处形成,在向上运动的过程中,气泡之间不断的聚并,伴随着体积较大的气泡不断破裂,气固相间的强烈作用导致气体和颗粒的流动呈现出不稳定状态。
图2表示不同时刻下甲烷摩尔分数分布,从图中可以看出,在进口处甲烷浓度较高,随着反应的进行,沿着高度的方向甲烷浓度逐渐减小,在反应器底部,由于没有颗粒的存在,使得甲烷浓度趋于常数,结合图2,在气泡处,由于颗粒浓度很小,因此未反应的甲烷随着气泡上升到床层底部,致使转换率有所下降。
图3为不同高度下时均颗粒浓度与速度沿径向的分布。颗粒浓度整体上表现出中心低壁面高的分布趋势,这主要是由于在床内中心区域更易形成气泡,随着高度增加,颗粒浓度降低,而速度在中心处向上流动,沿着壁面向下流动,整个床内形成了内循环流动结构。
图4表示不同高度处气体温度以及产物二氧化碳摩尔分数沿径向的分布。进口处气体温度是950 K,而随着反应的进行,由于是吸热反应,气体温度沿着高度方向气体温度逐渐降低。由于中心处气泡的存在,使得壁面区域反应程度较大,因此温度较中心区域要低,而二氧化碳的浓度随着高度的增加而增加,在壁面处由于气体浓度较低,反应速率没有达到最大,二氧化碳浓度的最大值出现在壁面附近处。
3 结论
物质燃烧必须具备的条件是：（1）可燃物；（2）与氧气（或空气）充分接触；（3）温度达到燃烧所需的最低温度（着火点）。三者缺一不可，否则物质不能发生燃烧现象。
灭火的原理实质就是破坏燃烧的三个条件中的任意一个。根据燃烧的条件可确定灭火的原理和方法：（1）清除（或隔离）可燃物；（2）隔绝氧气（或空气）；（3）使可燃物温度降低到着火点以下。究竟利用哪种方法灭火，要根据具体情况具体分析。
例1：白磷着火点为40℃，红磷着火点为240℃，五氧化二磷能污染空气，五氧化二磷易溶于水。
（1）在探究可燃物燃烧条件的课堂上，老师用甲图所示装置进行实验。实验时观察到的现象是：铜片上的红磷和水中的白磷不燃烧，铜片上的白磷______。
（2）小明同学设计了乙、丙两个对比实验，完成了探究过程。得到以下实验事实：
① 不通入空气时，冷水中的白磷不燃烧；
② 通入空气时，冷水中的白磷不燃烧；
③ 不通入空气时，热水中的白磷不燃烧；
④ 通入空气时，热水中的白磷燃烧。
该实验中，能证明可燃物的温度必须达到着火点才能燃烧的事实是（填序号，下同）______；能证明可燃物通常需要接触空气才能燃烧的事实是______。
（3）结合老师与小明设计的实验，小强设计了实验装置丁。小明与小强的实验都比老师设计的实验有一个明显的优点，这个优点是__________。
解析：本题主要考查燃烧实验的探究和化学实验现象、空气污染等知识。（1）热水给暴露在空气中的白磷提供了温度，使铜片上的白磷燃烧。（2）①不通入空气时，冷水中的白磷不燃烧，说明可燃物燃烧的两个条件要同时具备；②通入空气时冷水中的白磷不燃烧与④通入空气时热水中的白磷燃烧，说明可燃物燃烧需要温度；同样③④说明可燃物燃烧需要与空气接触。（3）由题给信息可知，五氧化二磷能污染空气，且易溶于水，所以要对生成的五氧化二磷进行处理，而在老师设计的实验中白磷燃烧没有在密闭装置中进行。
答案：（1）燃烧了，产生大量的白烟；（2）②④，③④；（3）防止污染空气。
点拔：本题是对课本知识的深化与提高，既有对燃烧条件的探究，又有对实验装置设计的评价，且具有开放性，同时还渗透环保理念。这样的试验越来越受到中考命题者的重视。
二、燃烧与氧化反应
可燃物在氧气充足的条件下充分燃烧，生成CO2，在氧气不足的情况下不充分燃烧，生成CO。
缓慢氧化是发生得比较慢的氧化反应。缓慢氧化对人类有利也有弊，有利的如酒和醋的酿造、农家肥的腐熟、动植物的呼吸等，有弊的如食物放久了会腐烂、易燃物堆积会发生自燃、金属易锈蚀等。
可燃物在有限的空间内急剧燃烧，在短时间内聚集大量的热，会使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。
例2：下列说法中正确的是（ ）。
①呼吸作用、食物腐败、铁生锈都是缓慢氧化；②缓慢氧化一定会引起自燃；③缓慢氧化产生的热量在生产上可以利用；④燃烧、自燃、缓慢氧化的共同点都是氧化反应并放热。
A.①②④ B.①③④ C.②③④ D.①②③
解析：呼吸作用、食物腐败、铁生锈都是不易察觉的，是进行得非常缓慢的氧化反应，所以都是缓慢氧化。物质在发生缓慢氧化时产生的热量不能及时散失，积累到一定程度就会引起自燃，但并不是所有的缓慢氧化都会引起自燃。缓慢氧化产生的热，有时可以利用，如农业生产上的高温堆肥等。
答案：B。
点拔：此题要求辨别生活中的缓慢氧化、爆炸、自燃现象及它们的区别与联系，并将自救措施与化学知识融合起来进行考查，既考查了分析问题的能力，又考查了利用所学知识解决实际问题的能力，同时还激发了同学们的学习兴趣，使同学们体会到化学就在身边的生活中，体现了理论联系实际的思想。
三、燃烧与物质鉴别
根据物质是否具有可燃性，是否具有助燃性，可对物质进行鉴别或推断。
例3：某气体由氢气、一氧化碳、甲烷中的一种或几种组成。点燃该气体后，在火焰上方罩一冷而干燥的烧杯，烧杯内壁出现水雾；把烧杯迅速倒转过来，注入少量澄清石灰水，震荡，石灰水变浑浊。下列对气体组成的推断不正确的是（ ）。
A. 可能三种气体都存在
B. 可能只有氢气
C. 可能是甲烷和一氧化碳的混合气体
D. 可能只有甲烷
解析：根据点燃该气体后烧杯壁出现水雾、澄清的石灰水变浑浊等现象，可知该气体燃烧既产生水，又产生二氧化碳。根据质量守恒定律可推知，该气体组成中一定含有碳、氢两种元素。故B选项中的推断不符合题意。
答案：B。
点拔：物质推断题中有一类是气体推断题。这类题常给出某些气体的可能组成，要求同学们抓住反应过程中的各种现象，特别是与燃烧有关的现象进行推断。解题时应以此为突破口，结合化学反应进行逐个确定或排除，得出正确结果。
四、燃烧与环保
化石燃料在为人类提供能量的同时，又对环境造成了影响。
1. 化石燃料燃烧产生二氧化碳，二氧化碳的大量排放使大气中的二氧化碳含量增大，加剧地球的温室效应。而气温的升高将给人类生产、生活带来灾难性后果。
2. 煤燃烧会排放出二氧化硫、二氧化氮等污染物，这些气体或这些气体在空气中反应后的生成物溶于雨水，会形成酸雨。酸雨的危害：引起河流、湖泊的水体酸化，影响水生动植物生长，破坏土壤、植被、森林，腐蚀金属、建筑物，危害人体健康。
3. 多数汽车使用的燃料是汽油或柴油，它们燃烧后产生的一些尾气会对空气造成污染，主要含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅的化合物及烟尘等。
4. 防治措施：加大空气质量监测，化石燃料除硫后再使用，使用清洁能源，工业废气经高效回收处理后再排放，车辆安装尾气催化净化装置，积极植树造林、种草，等等。
化石燃料在自然界的蕴藏量是有限的，因此需要开发和使用新的能源。目前，人们正在利用和开发的新能源有：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能和可燃冰等。这些能源的利用，不但可以解决化石燃料即将耗尽的问题，还可以减少对环境的污染。
例4：发展生态循环农业，有利于农村的可持续发展。“猪—沼—果”模式可综合利用猪粪便发酵的产物，如沼气、沼渣。
（1）猪粪便发酵产生沼气的过程属于___________（填“物理”或“化学”）变化。
（2）燃烧沼气用于煮饭、照明是将化学能分别转化为_____能和_____能。沼气的主要成分是甲烷，写出甲烷完全燃烧的化学方程式：_____________。
（3）清洗沼气池时，要注意避免明火，否则容易发生_____事故。
（4）写出“猪—沼—果”发展模式的一点积极意义：_______________。
解析：动物粪便发酵其实就是缓慢氧化过程，属于化学变化；沼气（主要成分是甲烷）具有可燃性，燃烧放出的热量可用来煮饭或发电，是将化学能转化为热能或电能；沼气是可燃性气体，与空气混合达到爆炸极限时，遇到明火就可能发生爆炸；利用猪粪发酵产生沼气不但能解决农村的燃料问题，还有利于改善农村的环境卫生；沼渣是很好的农家肥料，能增加作物产量，减轻农民的经济负担。
答案：（1）化学；（2）热，光（或电），CH4+2O2
CO2+2H2O；（3）爆炸；（4）保护农村环境（节约资源等）。
点拔：解答此题的关键是抓住天然气的化学性质进行发散思考。回答发展生态农业的意义要从能源（资源）、经济、环保等方面考虑。
知识与技能要求：
(1)掌握烷烃的分子组成、结构等的特征。
(2)理解同系物、烃基等概念，学会烷烃的命名。
(3)理解同分异构体概念。
(4)了解烷烃系列的性质变化规律。
过程与方法要求
(1)基本学会烷烃同分异构体的分析方法，能够书写5个碳原子以下烷烃的同分异构体结构简式。
(2)从甲烷的性质推导到烷烃的性质的过程中，学会从一种代表物质入手掌握同系列有机物性质的方法。
情感与价值观要求：
通过实践活动、探究实验和多媒体动画等，培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神，激发学生学习化学的兴趣，探索新知识的欲望。
【教学重点】
本课时的重点和难点都是烷烃的性质和同分异构体概念的学习。
【教学过程设计】
[复习导入]
1、 甲烷的分子结构有什么特点?甲烷有哪些主要化学性质?
2、 什么叫取代反应?举例说明。
[自主学习]
1、 课本54页“学与问”试归纳出烷烃在结构上的特点。
2、 阅读教材55页，试归纳出烷烃的物理性质和化学性质。
特岗面试备考：培训课程
备考资料
各位老师： 大家好!我说课的内容是人教版高中化学必修2第三章第一节《最简单的有机物—甲烷》，我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学方法及学法策略、教学过程等几个方面来谈谈我的设计，敬请各位老师指导。
一、教材分析
《最简单的有机物——甲烷》是学生第一次接触有机化学知识的内容。教材没有完全考虑有机化学本身的内在逻辑体系。起点低，强调知识与应用的融合。以典型有机物甲烷为切入点，从学生已有的生活背景知识出发，介绍甲烷的结构、主要性质以及在生产、生活中的应用。不盲目扩充代表物的性质和内容，不涉及类物质的性质，从结构的角度适当加以阐释，初步建立有机物“结构—性质”的认识关系。
二、学情分析
有机化学是化学中的重要分支，对学生而言，一切都是新的，学生没有任何框架。但是，学生在初中化学已经知道甲烷是一种化石燃料，可以燃烧，能从甲烷的组成上认识燃烧反应的产物。而甲烷是最简单的有机物，以甲烷为基础，带领学生进入有机化学的领域。
三、教学目标(一)知识与技能目标 1.了解自然界中甲烷的存在;2.掌握甲烷的电子式、结构式和甲烷的正四面体结构;3.掌握甲烷的重要化学性质，并理解取代反应的含义;4.了解甲烷对人类生产和生活的意义。(二)过程与方法目标
1.在探讨甲烷结构的过程中，初步学会有机物结构的表示方法;2.掌握甲烷性质的过程中，逐渐形成“结构决定性质，性质反映结构”的观点;3.运用微观动画体验甲烷空间结构和取代反应历程。(三)情感态度与价值观目标
低浓度甲烷广泛存在于各类工业有机废气中.和其他有机化合物相比，甲烷较难活化，理论计算表明，当甲烷浓度在3000ppm～5000ppm时，非催化直接燃烧的起燃温度在1300℃～1400℃左右.对于甲烷的催化燃烧，研究表明，Pd单贵金属催化剂具有较高的催化活性，但其活性组分在高温下容易发生迁移和表面团聚，活性下降较快.另经研究发现往Pd单贵金属催化剂中加入一定量Pt可在一定程度上提高催化剂的热稳定性.目前认为，以Pd、Pt为活性组分，Al2O3为载体的双贵金属催化剂是极具应用价值的甲烷燃烧催化剂体系.但该类催化剂的长期热稳定性是一个亟待解决的难题.
近年来有研究表明，在贵金属催化剂中加入适量稀土可产生热稳定效果.但目前相关研究主要集中于Pd单贵金属催化剂，而Pd-Pt双贵金属催化剂的研究相对较少。
本研究以提高活性和延长寿命为目的，开展了添加Ce对Pd-Pt/Al2O3催化剂甲烷催化燃烧性能影响的研究.采用分步浸渍法制备1%Pd～0.2%Pt/Al2O3和1%Pd～0.2%Pt～0.6%Ce/Al2O3催化剂，并基于程序控温的固定床连续流动反应器对催化剂的甲烷催化燃烧活性和稳定性进行了评价。另借助BET、CO化学吸附、TEM和XRD手段对反应前后催化剂进行了表征分析，初步探讨了Ce对Pd–Pt/Al2O3催化剂甲烷催化燃烧活性和稳定性的影响机制。
1 材料与方法
1.1 催化剂制备
本研究采用分步浸渍法制备所需催化剂，载体为40-60目的γ-Al2O3，焙烧气氛为空气.
Pd-Pt/Al2O3催化剂制备:将γ-Al2O3浸渍于一定的浓度Pd(NO3)2水溶液中，60℃下旋转浸渍并真空蒸干后，110℃下干燥6h，然后550℃下焙烧4h，制得Pd/Al2O3催化剂.将该催化剂浸渍于一定浓度的H2PtCl6溶液中，重复上述浸渍和干燥步骤后，550℃下焙烧10h，即得所需催化剂.其中Pd和Pt负载量(相对质量分数)分别为1%和0.2%。
Pd-Pt-Ce/Al2O3催化剂制备:将γ-Al2O3浸渍于一定浓度Ce(NO3)2水溶液中，60℃下旋转浸渍并真空蒸干后，110℃下干燥6h，然后550℃下焙烧4h，制得Ce/Al2O3催化剂.将该催化剂按Pd-Pt/Al2O3催化剂的制备方法依次负载Pd和Pt，即得所需催化剂.其中Pd、Pt和Ce的负载量(相对质量分数)分别为1%、0.2%和0.6%。
1.2 催化剂性能评价
催化剂性能评价包括甲烷催化燃烧活性和热稳定性评价两方面.甲烷标准气(含3.47%甲烷，平衡气为空气)与用于稀释的空气混合配成总流量0.9 L/min、甲烷含量1%的反应气.固定床连续流动反应器为对称型石英U形管，内径6mm.催化剂用量0.5g，气体空速约80000h-1.甲烷浓度借助Agilent N 6890型气相色谱仪检测，TDX-01填充柱，载气为N2,TCD检测器.其中甲烷转化率由下式计算:
式中：ç为一定温度下甲烷的转化率;Cinlet为一定温度下甲烷的入口浓度;Coutlet为一定温度下甲烷的出口浓度.甲烷转化率为10%、50%和90%时所对应的温度分别记为T10、T50和T90，其中T50定义为甲烷催化燃烧的起燃温度.考察催化剂催化燃烧的热稳定性时，催化反应温度维持在400℃下甲烷转化率下降15%时所对应的反应时间定义为催化剂甲烷催化燃烧的寿命。
1.3 催化剂表征
为考察添加Ce对Pd–Pt/Al2O3催化剂结构和表面组成的影响以及催化剂失活的原因，本研究采用美国康塔公司的NOVA 2200e型表面积分析仪测定反应前后催化剂的比表面积;采用美国麦克公司的Autochem II 2920全自动程序升温化学吸附仪测定反应前后催化剂的金属散度和金属比表面积;采用日本理学/Rigaku·Japan D/max 2200 PC型自动X射线衍射仪(CuKα辐射源，管电压40kV，管电流40mA，扫描角度20°～80°，扫描速度6°/min)分析催化剂中PdO的半高宽(FHWM)和晶粒粒径。
2 结果与讨论
2.1 催化剂的甲烷催化燃烧活性
1%Pd-0.2%Pt/Al2O3催化剂甲烷催化燃烧的T10,T50和T90分别为326℃、362℃和393℃，而1%Pd-0.2%Pt-0.6%Ce/Al2O3催化剂甲烷催化燃烧的T10,T50和T90分别为308℃、342℃和370℃.这表明Ce的存在有效提高了催化剂的催化燃烧活性。
2.2 催化剂的甲烷催化燃烧稳定性
1%Pd-0.2%Pt/Al2O3和1%Pd-0.2%Pt-0.6%Ce/Al2O3催化剂的甲烷催化燃烧寿命分别为2.2h以及24.5h，这表明Ce的存在显著提高了催化剂的热稳定性。
2.3 催化剂的BET和CO化学吸附分析
表1列出了两种催化剂在400℃下反应10h前后的催化剂总比表面积、金属分散度和金属比表面积.可以看出，添加0.6%Ce的催化剂，反应前比表面积下降了22.3m2/g，而金属分散度和金属比表面积分别上升了2.7%和10.8m2/gmetal.这表明Ce的存在虽然降低了催化剂的总比表面积，却提高了催化剂的有效活性表面积，进而提高了催化剂的催化燃烧活性(与活性评价结果一致)。400℃下反应10h后，添加0.6%Ce催化剂的总比表面、金属分散度和金属比表面的下降量明显低于未添加0.6%Ce的催化剂。这表明Ce的存在有效延缓了反应过程中催化剂金属分散度和金属比表面积的下降，抑制了活性组分的烧结及表面活性位的减少，提高了催化剂的热稳定性(与热稳定性评价结果一致)。
2.4 催化剂的XRD分析
在1%Pd-0.2%Pt/Al2O3基础上添加0.6%Ce后，PdO的最强特征衍射峰(2θ≈33.7°)有所宽化，其半高宽(FWHM)由0.742增至0.884，据此计算的晶粒粒径由11.3nm降至9.5nm，这表明Ce的存在使PdO在催化剂中具有更好的分散状态。400℃下反应10h后，1%Pd-0.2%Pt/Al2O3催化剂与添加0.6%Ce后催化剂的最强特征衍射峰均变窄，半高宽(FWHM)分别降至0.514和0.850，据此计算的晶粒粒径分别增至16.4nm和9.8nm，这表明反应过程中两种催化剂中PdO晶粒均出现烧结现象。但添加0.6%Ce后，PdO晶粒粒径长大较缓，这表明Ce的存在有效抑制了催化剂中PdO晶粒的烧结和由此导致的催化剂失活，提高了催化剂的催化燃烧稳定性。
3 结论
1)Ce的加入可显著提高Pd-Pt/Al2O3催化剂的甲烷燃烧活性及其热稳定性;
2)Ce的加入虽然降低了催化剂的总比表面积，但却促进了活性组分在载体表面富集，提高了催化剂的有效活性表面积;
3)Ce的加入使催化剂中PdO晶粒减小，分散度提高，同时有效抑制反应过程中PdO晶粒的烧结和由此导致的粒径长大。
摘要：采用分步浸渍法制备了1%Pd-0.2%Pt/Al2O3和1%Pd-0.2%Pt-0.6%Ce/Al2O3催化剂,并基于固定床连续流动反应器,在空速为80000h-1的条件下,评价了催化剂的甲烷催化燃烧活性及其热稳定性.采用BET、CO化学吸附、XRD手段对催化剂进行了表征.结果表明,对应1%Pd-0.2%Pt/Al2O3和1%Pd-0.2%Pt-0.6%Ce/Al2O3催化剂的起燃温度(T50)分别为362℃和342℃;400℃下,甲烷转化率下降15%对应的反应时间分别为2.2h和24.5h.0.6%Ce的加入可显著提高1%Pd-0.2%Pt/Al2O3催化剂的活性及其热稳定性,这是因为Ce的存在提高了催化剂表面活性粒子PdO的分散度,并有效抑制了反应过程中PdO晶粒的长大.
关键词：甲烷,Pd-Pt/Al2O3,Ce
参考文献
[1]王胜,等.贵金属甲烷燃烧催化剂[J].化学进展.
[2]王觅堂,等.稀土在催化燃烧中的应用研究进展[J]. 稀土,2007,28(5):104-108.
关键词： 甲烷； 气敏传感器； 浓度监测； 报警装置
中图分类号： TP 212.9 文献标识码： A doi： 10.3969/j.issn.10055630.2012.02.015
引 言
随着生活水平的不断提高，家用可燃性气体的使用得到了普及[1]。在使用可燃性气体的过程中，因泄漏、废气等原因造成的燃气爆炸、中毒等意外时有发生，给人们的生活带来了极大的威胁。因此安全使用燃气，如何有效地预防爆炸和中毒等意外的发生，成为了人们日益关心的话题。要解决这个问题，必须加强对天然气的监测监控。
检测气体的方法有多种，如热导法、红外光谱系数法、超声波测量法、气敏半导体法和热载体催化元件检测法等。目前较为先进的方法是非分光红外法[2]。其原理是：绝大多数双原子分子和多原子分子气体在红外波段均有特征吸收峰，可用红外吸收光谱法进行气体浓度的检测[3，4]。但是其价格昂贵，用于设计小型检测装置成本较高，不适用于一般家庭安装。半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应时间快、价格便宜、不需定期标定、寿命长等优点，适合家用报警。
现设计采用气敏传感器，对可燃气体（其主要成分CH4）浓度信号进行监测并将其转变成电压信号，与已设定的电压信号进行比较。当气体浓度超过设定值时，气敏传感器输出的电压值超过设定的电压值，经过三极管放大后，驱动蜂鸣器工作，实现装置的报警功能。
1 电路的组成及工作原理
监测装置的设计主要由电源、气敏传感器电路、比较器、放大电路和报警电路组成。图1即为甲烷浓度监测报警装置设计的具体框图。首先气敏传感器根据所监测到的气体浓度的不同，表现出不同的电压信号，传感器输出的电压信号进入比较器与已设定的电压信号进行比较。如果传感器输出的电压信号小于已设定的电压，就不能驱动后面的报警电路工作，则表示空气中甲烷气体浓度小于报警浓度值，在正常值范围内；如果传感器输出的电压信号大于已设定的电压，则经过后面的放大电路放大，从而驱动报警电路工作，发出报警信号，就表示空气中的浓度已经超过了报警浓度值，这时候人们需要打开门窗或者关闭煤气通道等以减低甲烷在空气的浓度，防止意外事故的发生。
2 气敏传感器的选择
2.1 TGS813的简介
2.2 TGS813 的工作原理
2.2.1
灵敏度特性
4 结 论
利用气敏传感器TGS813及其他元件的特性，使其相辅相成，从而设计出高性价比的燃气报警装置[9]。该家用甲烷浓度监测装置电路简单，还可以根据用户需要和具体情况进一步改进该报警装置。如果向智能家居方向发展，可以加一个GSM模块，即使家里没人或者没有听到报警声音，也能通过发短信的方式及时通知用户，给报警加双保险。此装置推广到普通家庭，作为燃气洗澡装置和厨房可燃气的泄漏报警器，只要将其安装在燃气装置附近即可实现自动泄漏报警，应用前景广阔。
参考文献：
[1] 李庆功，伍 东，谢 飞，等.居民住宅火灾危险及安全防火措施探析[J].消防科学与技术，2009，28（6）：457-460.
[2] 陈乐君，刘玉玲，余飞鸿.光声光谱气体探测器的新发展[J].光学仪器，2006，28（5）：86-87.
[3] 刘中奇，王汝淋.基于红外吸收原理的气体检测[J].煤炭科学技术，2005，33（1）：65-68.
[4] 李 巍，黄世震，陈文哲.甲烷气体传感元件的研究现状与发展趋势[J].福建工程学院学报，2006，4（1）：4-8.
[5] 潘庆谊，董小雯，张剑平，等.溶胶-凝胶法制备纳米级SnO2[J].无机化学学报，1997，12（4）：494-498
[6] 孙群英，鄢志丹，刘 鸣.气敏传感器的电路设计[J].实验科学与技术，2006，4（3）：122-123.
[7] 黄文科.费伽罗.TGS813型气敏器件的特性研讨[J].电子元件与材料，1994，13（3）：35-37.
[8] 张红剑，也敦范，倪效勇.可燃气体传感器TGS813在多路数据采集电路中应用[J].国外电子元器件，2007，7（11）：62-64.
[9] 沈 悦，梁 坚.智能气体识别仪的研究[J].仪器仪表学报，1998，31（2）：41-44.
