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浙大學者發明“分子圍欄”讓甲烷高效變甲醇

發布時間:2020-01-15來源:新華社作者:朱涵、施璇114

    浙江大學肖豐收教授和王亮研究員團隊構筑起了一系列“分子圍欄”多相催化劑體系,能夠將甲烷高效轉化為甲醇,為甲烷的高效利用提供了更為直接和綠色的途徑。該研究成果于北京時間10日發表于《科學》雜志。

  據介紹,甲烷是天然氣、頁巖氣和可燃冰的主要成分,儲備量相對豐富、價格低廉,甲醇是生成基礎化學品的重要平臺分子,具有高附加值和高應用價值,比如可以制備有著“化工之母”之稱的乙烯、丙烯,用作清洗去油劑、生長促進劑,還可以作為農藥、醫藥的原料。

  研究人員說,這兩個“姓甲的兄弟”,一個具有產量優勢,一個極具產品優勢。甲烷轉化成甲醇的催化劑主要是雙氧水,但“頑皮”的雙氧水一旦生成,會很快被稀釋,無法與甲烷充分反應,甲醇過于活潑的“性格”也讓其選擇性活化和定向轉化成為難題。

  王亮介紹說,研究團隊想了一個巧妙的辦法,用一個“圍欄”圈住了雙氧水,讓雙氧水的富集濃度達到正常條件下的一萬倍,讓催化反應加快進行。肖豐收介紹,“一個‘分子圍欄’內部的結構就像是一個雞蛋。蛋黃是高濃度雙氧水,蛋白是沸石晶體,蛋殼是一層疏水材料,這樣氫氣、氧氣和甲烷能夠進入反應區,同時甲醇生成后能很快跑出來,不會和甲烷競爭反應。”

  研究人員介紹,此前甲烷的轉化率很難突破3%,“分子圍欄”技術可以在70℃的溫和條件中,將轉化率大幅提升至17.3%。除了高效外,這個催化劑在制備中不產生污染,避免了傳統轉化方式會產生大量廢水的弊端。

  “隨著頁巖氣、海底可燃冰的進一步開發,甲烷在整個能源體系尤其是碳資源中將會扮演越來越重要的角色。”肖豐收說,甲烷變甲醇意味著附加值的提升,團隊將進一步探索“分子圍欄”催化體系在進一步規模應用的可能性。


新華社2020年1月10日

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