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:
●  胶头滴管一滴多少毫升,怎么清洗及保存
化学词典告诉你胶头滴管一滴多少毫升,胶头滴管怎么清洗以及保存方法。胶头滴管又称胶帽滴管,是化学实验中经常会被使用到的一种化学仪器,主要用来吸取或滴加少量液体。 胶头滴管一滴多少毫升胶头滴管由胶帽和玻璃组成。有直形、直形有缓冲球及弯形有缓冲球等几种形式。胶头滴管的规格以管长表示,常用为90mm、100mm 2种。胶头滴管每滴为0.05ml。而胶头滴管一滴溶液的体积大约是0.05mL,即20......
●  碳酸锂是什么,有什么用途
化学词典告诉你碳酸锂是什么以及碳酸锂的用途内容,也许还有人对于碳酸锂是什么化学物质还不太了解,如果你只把碳酸锂当作简单的化学用品就打错特错了,碳酸锂用途可远远不止这些。下面先来简单的了解一下碳酸锂的物理性质及化学性质吧! 什么是碳酸锂 碳酸锂,一种无机化合物,化学式为Li2CO3,为无色单斜晶系结晶体或白色粉末。密度2.11g/cm3。熔点723℃(1.013*10^5Pa)。溶......
●  醋酸酐是什么化学品,一般有哪些用处
化学词典告诉你醋酸酐是什么化学品以及 醋酸酐一般有哪些用处,醋酸酐是一种无色透明液体,有刺鼻辛辣的嗅味,是一种常见的易制毒化学品,有强烈的乙酸气味、味酸、有吸湿性,溶于氯仿和乙醚,缓慢地溶于水形成乙酸。 醋酸酐是什么化学品 乙酸酐是由乙酸衍生出来的酸酐,分子式为(CH3CO)2O,常缩写为Ac2O。它是最简单的有机酸酐之一,有机合成中常用它作乙酰化试剂或失水剂。在室温下乙酸酐为无......

您确定要从购物车中移除吗???