最新研究表明，可用天然氣高選擇性制備乙烷
- 發(fā)布時間：2022-10-26
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根據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)最新研究成果，該校熊玉杰教授、龍然教授研究團隊與院士團隊副研究員傅岑峰、南京大學(xué)院士團隊姚教授合作，創(chuàng)新出一種催化劑設(shè)計，實現(xiàn)了制備乙烷和氫氣的高選擇性，效率達(dá)到中溫催化甲烷厭氧偶聯(lián)水平，該研究成果發(fā)表在《自然-通訊》上。
甲烷是天然氣、可燃冰和沼氣的主要成分，廣泛分布于自然界。如何將巨大的甲烷資源轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟附加值更高的燃料或化工產(chǎn)品，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。甲烷光催化厭氧偶聯(lián)可以在溫和的條件下直接轉(zhuǎn)化甲烷，同時獲得多碳烴和氫氣，是一種很有吸引力的途徑。
熊玉杰介紹:“光催化甲烷厭氧耦合法一方面不需要成熟的甲烷重整和費托合成兩步間接轉(zhuǎn)化法，避免了工藝復(fù)雜、能耗高、生產(chǎn)成本高的缺點；另一方面，該方法不需要使用苛刻的反應(yīng)條件，避免了甲烷過度氧化生成大量二氧化碳等副產(chǎn)物。”
熊玉杰和龍然團隊提出了單原子配位負(fù)載的方法來調(diào)控光催化劑的價帶電子結(jié)構(gòu)，形成了非常穩(wěn)定的單原子和晶格氧的配位結(jié)構(gòu)，阻止了晶格氧原子直接參與光催化甲烷厭氧偶聯(lián)反應(yīng)，從而提高了光催化甲烷厭氧偶聯(lián)性能，降低了甲烷的過度氧化程度。基于該策略，研究團隊實現(xiàn)了每克催化劑每天產(chǎn)生0.7克乙烷，其選擇性達(dá)到94.3%，同時還能產(chǎn)生同比例的氫氣。研究人員進(jìn)一步通過元素?fù)诫s的方法，提高了催化劑中晶格氧的穩(wěn)定性，進(jìn)而延長催化性能的穩(wěn)定性，為發(fā)展高效光催化甲烷無氧偶聯(lián)催化劑提供了新的思路。
