热催化应用方案

热催化涉及高温高压下的气固相或气液相反应。反应过程中，气体反应物的消耗与产物的生成动态复杂，常伴随多种副反应，直接影响催化剂的活性、选择性与稳定性。荆谱若科技推出的在线气体质谱仪PM-QMS具备高温耐受、快速响应与多组分同步监测能力，可实时追踪反应过程中各组分的浓度变化，为反应机理研究、催化剂筛选与工艺优化提供关键数据支撑。

♦  费托合成（FTS）：主反应路径为CO与H₂生成烃类或含氧有机物，但常伴随水煤气变换、甲烷化及Boudouard积碳等副反应。通过QMS实时监测m/z=28（CO）、m/z=2（H₂）、m/z=44（CO₂）及各类烃碎片离子，可准确评估链增长选择性、产物分布及催化剂抗积碳性能。

♦  甲烷干重整（DRM）：主反应为CH₄与CO₂或H₂O转化为CO与H₂，但过程中可能发生逆水煤气变换、甲烷裂解积碳等副反应。通过QMS通过监测m/z=16（CH₄）、m/z=44（CO₂）、m/z=18（H₂O）、m/z=28（CO）、m/z=2（H₂）的浓度动态，揭示反应路径偏好与积碳倾向。

♦  二氧化碳加氢转化：主反应路径根据催化剂与反应条件的不同，主要导向甲醇合成、甲烷化或经由逆水煤气变换生成CO后进一步发生费托合成。该过程常伴随甲醇脱水生成二甲醚、烯烃氢化或裂解生成更小分子、以及通过Boudouard反应或甲烷裂解导致的积碳等副反应。通过QMS实时监测m/z=44（CO₂）、m/z=2（H₂）、m/z=31（CH₃OH⁺）、m/z=15（CH₄）、m/z=28（CO）以及C2烃类的特征碎片离子（如m/z=27、41等），可准确区分甲醇合成、甲烷化与费托复合路径，量化各产物选择性，并通过对CO₂转化率与积碳前驱物（如CO浓度波动）的实时关联分析，动态评估催化剂的活性、选择性与抗积碳稳定性。

♦  催化燃烧：主反应路径为碳氢化合物或含氧有机物与氧气反应最终矿化。实际反应过程中极易因催化剂活性不足或反应条件不当而产生多种有害副产物，如：不完全氧化生成的一氧化碳（CO）、醛类、酮类或复杂含氧有机物；含氯、硫、氮的VOCs还可能生成SO_X、NO_X等有毒二次污染物；同时，反应中产生的积碳或聚合物覆盖会导致催化剂活性位点失活。QMS可同步追踪反应物（如特定VOCs的特征离子，甲苯m/z=91、苯m/z=78）的消耗、目标产物CO₂（m/z=44）与H₂O（m/z=18）的生成，同时实时捕获副产物CO（m/z=28）、醛类（如甲醛m/z=30）等信号。通过对反应出口气体全组分的连续、在线分析，可以精准评估催化剂的起燃温度、矿化效率、副产物选择性以及长期运行下的稳定性。