催化循环和再生位点的持续再生有望实现天然气持续、经济地生产甲醇

催化循环和再生位点的持续再生有望实现天然气持续、经济地生产甲醇

甲烷催化转化成为甲醇从经济和环保角度上看是一个非常诱人的目标。甲醇用途广泛,可以用于制造油漆,塑料,作为汽油添加剂以及用于制造燃料电池等。和天然气,纯氢相比,甲醇液体燃料更容易储存和运输,从而大大减少天然气加工过程中的甲烷排放。泄露的甲烷气体是一种币二氧化碳强效许多倍的温室气体。

但是,甲烷转化为甲醇在技术上具有挑战性。原因是目前基于沸石的催化技术在实际应用中存在失活太快的问题。

美国斯坦福大学和比利时鲁汶大学的研究人员发现,利用名为“铁沸石”的催化剂,有望实现工业化规模的甲烷到甲醇的转化。

催化循环和再生位点的持续再生有望实现天然气持续、经济地生产甲醇

其中的关键在于铁沸石结构的孔径。在具有大孔径的沸石中,在铁的活性点从甲烷中剥离氢后,产生的甲基自由基会发生泄漏并使

其他铁中心失活。而孔径较小的沸石可以将自由基保持在附近较长时间,有利于甲醇的形成。

反应中间体的详细光谱表征和密度泛函理论

计算表明,通过小孔径的扩散受阻不利于CH3自由基在C-H活化后过早地从活性位点释放,从而促进自由基重组形成甲醇。研究人员已经实现反复重新激活 40% 的失活位点。

接下来,研究人员将解决氧气源和处理强氧化剂等问题。

这是基础科学的一个进步,催化循环和再生位点的持续再生有望实现天然气持续、经济地生产甲醇。

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