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浙江大學:攻克甲烷高效變甲醇難題

發布時間:2020-01-15來源:中國科學報作者:崔雪芹137

《科學》近日在線刊登浙江大學團隊的科研成果。研究團隊經過3年多的集中攻關,通過多相催化劑體系,在70℃的溫和條件中將甲烷高效率轉化為甲醇,轉化率為17.3%,甲醇選擇性達到92%,為當前的最高水平。

誰也不曾想到,這項研究居然是從羊圈中找到的靈感。

浙江大學教授肖豐收和研究員王亮團隊,從如何鎖住“頑皮”的雙氧水角度出發開展研究。他們想到農村中的羊圈,通過圍欄讓羊群無法跑走。“何不試試在反應中也加一個圍欄,圈住雙氧水。”肖豐收說就是憑借這個靈光一現,他們便著手實驗,結果很快就成功了。

“我們用長鏈烷烴來做‘分子圍欄’,這樣親水的過氧化氫被圍在了催化劑里,無法擴散出去。”王亮介紹,而氫氣、氧氣和甲烷卻依然能夠進入反應區,同時甲醇生成后能很快跑出來,不會和甲烷競爭反應。

就是這么一層“分子圍欄”,在實驗中將雙氧水的富集濃度提升至10000倍,讓甲烷氧化反應加快進行。

而在催化劑的設計上,研究人員用沸石分子篩緊緊地裹住金屬納米顆粒催化中心,就像蛋清裹住蛋黃一樣,從而把金屬催化中心穩固在當中,不會再跑來跑去聚集在一起了。

科研人員將催化活性納米顆粒嵌入沸石分子篩,讓催化劑更加穩定,從而可以將效率發揮到最大。除了高效外,這個催化劑在制備中更綠色,不會產生污染,而傳統的水熱方式合成中,有些分子篩每合成1噸甲醇甚至會產生100噸廢水。


《中國科學報》2020年1月13日


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