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:
●  玻璃棒的用途及需要注意的事项
化学词典告诉你玻璃棒的用途及注意事项。玻璃棒是化学实验中最常出现的一种化学仪器,玻璃仪器可用来搅拌加速溶质溶解,过滤时引流,也可用来蒸发结晶少量溶液。下面小编就来介绍一下玻璃棒的用途及相关操作注意事项。 玻璃棒的用途化学实验中使用,玻璃质细长棒状简易搅拌器,也称为玻棒,用来加速溶解,促进互溶,引流,蘸取液体,在蒸发皿中搅拌以防止因受热不均匀而引起的飞溅等。尤以中学实验中最为常用,是必不可......
●  氟苯的制备方法及应用
化学词典告诉你氟苯的制备方法及应用。氟苯为无色液体,熔点-42℃,沸点85℃。折射率(nD20)1.4650。相对密度(d420)1.024,不溶于水,能与乙醇、乙醚、丙酮、苯混溶。由苯胺经席曼(G. Schiemann)反应制取。 氟苯的制备方法1.由苯胺经希曼(Schiemann)反应而得。苯胺用31%盐酸成盐后,降温至-8℃,加亚硝酸钠溶液重氮化。将重氮液降温至-10℃,加入氟硼酸......
●  甲缩醛的生产工艺及用途
化学词典告诉你甲缩醛的生产工艺及用途。甲缩醛为无色澄清易挥发可燃液体,有氯仿气味和刺激味,可溶于3倍的水(20℃时水中溶解度32%(质量)。对粘膜有刺激性,有麻醉作用。吸入蒸气可引起鼻和喉刺激;高浓度吸入出现头晕等。对眼有损害,损害可持续数天。长期皮肤接触可致皮肤干燥。 甲缩醛的生产工艺色可赛思催化剂催化甲醇和甲醛在合成塔中反应。生成的甲缩醛从塔顶馏出,塔顶温度控制在41.5-42℃,从......

您确定要从购物车中移除吗???