我國科研人員領(lǐng)銜的國際科研團隊攻克了甲烷的選擇性氧化這一催化研究中的世界性難題。利用新開發(fā)的催化劑，該團隊實現(xiàn)了氧氣條件下將甲烷選擇性氧化為甲醇和乙酸。這一研究對于甲烷的轉(zhuǎn)化利用有著十分重要的價值。
記者近日從中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院獲悉，該院徐君研究員、鄧風(fēng)研究員、齊國棟副研究員等科研團隊成員聯(lián)合英國卡迪夫大學(xué)格雷厄姆·哈欽斯教授等合作者，開發(fā)了金(Au)負載的ZSM-5沸石分子篩(Au/ZSM-5)催化劑，并利用該催化劑實現(xiàn)了甲烷在溫和條件下的選擇性氧化。
據(jù)齊國棟介紹，甲烷廣泛分布于天然氣、頁巖氣、煤層氣、甲烷水合物等之中，是最清潔、最豐富的天然碳資源。由于甲烷的儲藏地區(qū)往往十分偏遠，因此在開采現(xiàn)場將甲烷轉(zhuǎn)化為可運輸?shù)暮趸衔飳淄榈母咝Ю镁哂兄卮笠饬x。因甲烷的化學(xué)鍵能較大，通常需要高溫高壓的苛刻條件才能將其轉(zhuǎn)化。工業(yè)上采用的辦法是先將甲烷轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣組成的合成氣，再轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)物。這一過程不僅能耗極高，而且容易出現(xiàn)二氧化碳等副產(chǎn)品。如何在溫和條件下直接將甲烷催化氧化為高附加值的化學(xué)品，是化學(xué)界一道備受關(guān)注的世界性難題。
據(jù)悉，利用Au/ZSM-5催化劑，可在120攝氏度至240攝氏度的溫度范圍內(nèi)，通過氧氣將甲烷選擇性氧化生成高附加值化學(xué)品甲醇和乙酸。該團隊對催化反應(yīng)過程進行了深入研究，闡明了甲烷的轉(zhuǎn)化反應(yīng)機制。相關(guān)研究成果近日已在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·催化》。
作者：譚元斌
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