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在石油资源日益短缺的形势下,天然气的开发与利用成为人们关注的焦点。甲烷是天然气的主要成分,采用传统催化方法转化甲烷存在高温高压等不利因素。本论文采用气液(离子液体)等离子体技术,研究了离子液体与等离子体共同作用下甲烷无氧偶联反应。主要结论如下：大气压直流等离子体作用下甲烷临氢转化反应的主要产物为乙炔,乙烯和乙烷(C2烃)。在甲烷临氢放电等离子体发射光谱图中,主要检测到H、CH、C2和C等活性物种的发射谱线。H2添加量增加,H、CH和C2活性物种的谱线强度均有所增加,C的谱线强度基本没变。气体流速增加时各谱线强度均有所增加,但随着气体流速继续增加,各谱线强度增加变慢。放电电压的增大,CH活性物种的发射强度增强。结合CH4转化率、C2烃收率、C2烃选择性的分析,大气压直流等离子体作用下甲烷临氢转化反应的最佳工艺条件是H2添加量为60%,气体流速为45ml/min,放电电压为16kV。在直流等离子体甲烷临氢转化反应中,引入九种咪唑类离子液体后,甲烷的转化率均有所增加,阳离子相同的离子液体的甲烷转化率顺序是：HSO4->CF3COO->BF4-,但这种影响随着离子液体阳离子中咪唑环上连接的烷基链长度的缩短而减弱。离子液体HMIMHSO4具有较高的甲烷转化率,HMIMBF4的C2烃选择性高达90.0%。离子液体的酸性、粘度和电导率是影响反应的重要因素。在直流等离子体甲烷临氢转化反应中,分别引入(?)IMIMHSO4、HMIMBF4和HMIMCF3COO的光谱在线分析,结果表明：不同的离子液体对反应中活性物种的谱线强度有不同影响,随着放电电压的升高,各活性物种的谱线强度均有所增加。总体上离子液体有利于甲烷转化,提高C2烃收率。利用光谱原位诊断技术、傅里叶变换红外光谱仪及核磁共振波谱仪1H NMR考察了大气压直流等离子体条件下离子液体的稳定性,实验结果证实了在直流等离子体条件下咪唑类离子液体可以稳定存在。