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:
●  三氟甲基磺酸的制备方法以及注意事项
元素百科为您介绍三氟甲基磺酸的制备方法以及注意事项。三氟甲烷磺酸,一种很强的有机酸,分子式为CF3SO3H,易溶于水,低毒。用途广泛,是已知超强酸之一,是万能的合成工具。具有强腐蚀性、吸湿性,广泛用于医药、化工等行业,用量小,酸性强,性质稳定,在很多场合可以替代传统的硫酸,盐酸等传统无机酸,起到优化改进工艺的作用。 三氟甲基磺酸的制备方法二硫化碳与五氟化碘(三氟碘甲烷与硫)反应生成双(三......
●  皂化反应原理及实验步骤是什么
化学词典为您介绍皂化反应原理及皂化反应的实验步骤,说起皂化反应,相信很多人就会联想到日常生活中用到的肥皂,没错,肥皂就是皂化反应制成的。下面小编就来带领大家来看看皂化反应的原理及操作步骤。 皂化反应原理 就是油脂与碱水发生皂化反应,而形成脂肪酸盐的结晶与甘油,脂肪酸盐就是所谓的【皂】。在这反应中,油脂是脂类,何谓脂类?酯类是由有机酸及醇类反应而成:比如说:有机酸+醇=酯+水(EX......
●  大连理工大学成功研制耐酸性沸石膜
元素百科为您介绍大连理工大学成功研制耐酸性沸石膜。近日大连理工大学副教授杨建华课题组,针对沸石分子筛膜的亲水性和耐酸性矛盾,通过对沸石膜的微观结构的设计,构建了一种调控沸石膜的亲水性与耐酸性的新策略,在保持体相的亲水性的同时提高了介观尺度的耐酸性,首次制备了硅铝元素微观空间分布均匀的ZSM-5沸石膜, 该膜表现了“三高”乙酸脱水分离性能。 耐酸性沸石膜研制在此基础上,研究人员针对正丙醇、......

您确定要从购物车中移除吗???