化工资讯
当前位置:元素商城  >  化工资讯网  >   化工热点资讯   >  上海研究团队在甲烷的光催化转化研究取得新进展
上海研究团队在甲烷的光催化转化研究取得新进展
2019-02-27 14:50:41来源:元素商城

中国科学院上海硅酸盐研究所24日发布消息称,该所的王文中研究员带领科研团队在甲烷的光催化转化研究方面取得新进展,相关研究结果发表于Nature Communications,并申请中国发明专利一项,第一作者为中国科学院上海硅酸盐所博士生周沅逸。

 甲烷.jpg

甲烷是一种无色无臭可燃性气体。微溶于水,溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。它的用途很广泛,主要用于转化制氢、合成氨、甲醇和有机合成的原料气,还用于生产卤代甲烷、硝基甲烷、炭黑、二硫化碳等。

 

作为天然气、页岩气等的主要成分,甲烷具有储量相对丰富和价格低廉的优势,在替代石油生产液体燃料和基础化学品领域,是学术界和产业界研究和发展的核心之一。因为有着广阔的前景和巨大的挑战,甲烷的选择性活化和定向转化是世界性难题,被誉为是催化乃至化学领域的“圣杯”。

 

目前,甲烷的化学利用比较成熟的还是间接转化法,即先从甲烷制合成气,再由合成气合成各种化工原料及油品。间接法流程复杂、能耗大、生产成本高,投资也比较大。由于甲烷的直接转化可以一步得到有机化工产品,因此其直接转化利用更有吸引力。

 

迄今为止,甲烷的转化通常采用间接法:在高温下通过水蒸气重整将甲烷转化为合成气,再通过费托合成获得多碳的基础化学品;或由合成气制备甲醇,再生产其它化学品。该转化路线冗长,能耗高,过程中排放大量温室气体二氧化碳,不仅带来环境负荷,也使总碳的利用率不到一半。因此,科学家一直在努力探索甲烷直接转化利用的方法。

 

据介绍,光催化直接转化可以打破传统热力学平衡的束缚,使甲烷的转化可以在低温常压下进行。王文中研究团队设计并制备出铜修饰氮化碳材料,实现甲烷向乙醇的光催化直接转化,并对该过程的机制进行了较为深入的研究。

 

针对甲烷容易发生过度活化并彻底矿化的问题,研究团队从活性氧物种的生成以及甲烷的吸附活化两个角度出发,通过在氮化碳材料的有序空腔中进行铜修饰,不仅实现了羟基自由基的原位生成,还促进了材料对甲烷C-H键的活化以及对高活性中间物种的稳定。该材料表现出卓越的光催化甲烷转化性能,深入研究表明,除了自由基机制以外,该材料中的铜物种与邻近碳原子存在协同效应,使得转化过程沿着甲烷-甲醇-乙醇的路径进行。

 

该工作提出了温和条件下甲烷向液体燃料直接转化的新策略,有助于加深对多碳产物的形成机制的认识。相关研究工作得到了国家自然科学基金的资助和支持。

您可能感兴趣的中国化工网栏目: 化学试剂, 化学元素, 化学元素周期表, CAS查询
元素商城微信公众号
「一个有逼格的公众号」
相关标签: 原料 ,  化工中间体  
相关专题: 化学试剂
相关阅读:
●  聚合硫酸铁的生产工艺以及作用
元素百科为您介绍聚合硫酸铁的生产工艺以及作用。聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子混凝剂,形态性状是淡黄色无定型粉状固体,极易溶于水,10%(质量)的水溶液为红棕色透明溶液,吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。 聚合硫酸铁生产工艺双氧水氧化法:双氧水(H2O2)在酸性环境中是一种强氧化剂,可以将亚铁氧化成三价铁从而制得聚合硫酸铁:2......
●  什么是丙二醇?丙二醇的用途是什么?
元素百科资讯频道:本文主要介绍丙二醇的用途。 丙二醇为无色透明粘稠液体,与水、醇、醚及甲酰胺互溶,微溶于苯及氯仿中安全性可燃,遇强氧化剂有着火危险。 丙二醇的用途 用作树脂、增塑剂、表面活性剂、乳化剂和破乳剂的原料,也可用作防冻剂和热载体。 用作气相色谱固定液、溶剂、抗冻剂、增塑剂及脱水剂。 载体溶剂;湿润剂;保湿剂;抗结剂;抗氧化剂;组织改进剂;表面活性剂;稳定剂;增稠剂......
●  超积累硒植物机理研究取得新进展
元素百科为您介绍超积累硒植物机理研究取得新进展。硒是人和动物所必需的营养元素,但最低需求量与中毒剂量之间的范围很窄。植物是人和动物摄取硒的主要来源,国际著名生物化学家Salt认为,硒积累植物可以解决饮食硒缺乏和土壤硒过剩的医学地质问题。一方面,因为硒积累植物可用来提取人体容易吸收的有机硒,用于改善缺硒地区人群饮食硒的不足(食物硒营养强化),硒积累植物是转基因技术开发富含抗癌硒化合物农作物的基因来源......

您确定要从购物车中移除吗???