研究人员开发新方法 将甲烷气体转化为液体甲醇

2022-08-05 08:58  来源:盖世汽车 Elisha  浏览:  

盖世汽车讯 据外媒报道,一组研究人员成功地利用铜等轻而分散的过渡金属,将甲烷转化为甲醇,这一过程被称为光氧化(photo-oxidation)。据称这是迄今在环境温度和压力(分别为25°C和1 bar)下将甲烷气体转化为液体燃料的最佳反应。

在利用天然气生产汽油和柴油替代燃料的道路上,这项研究迈出了重要一步。天然气被视为一种化石燃料,比起其他同类液体燃料,将其转化为甲醇所排放的二氧化碳(CO2)更少。此外,从大气中捕集甲烷,对于减轻气候变暖趋势至关重要。

此项研究中使用的光催化剂是一项关键创新。圣卡洛斯联邦大学(UFSCar)的 Ivo Freitas Teixeira教授表示:“我们的研究团队取得了重大创新,实现了单阶段氧化甲烷。在化学工业中,这种转化过程要在非常高的温度和压力条件下,至少通过两个阶段来生产氢和二氧化碳。我们成功地在温和条件下获得甲醇,同时消耗更少的能源,这是向前迈出的一大步。”

研究人员表示,未来有望利用太阳能进行这一转换过程,并可能进一步减少环境影响。

光催化剂

在实验室里,为了生产活性可见光催化剂,研究人员利用非贵金属或储量丰富的过渡金属,特别是铜,以聚七嗪酰亚胺(PHI)的形式合成了结晶氮化碳。然后,将光催化剂用于以过氧化氢为引发剂的甲烷氧化反应。铜-PHI催化剂产生大量含氧液体产物,特别是甲醇(每克物质2900微摩尔,或四小时内µmol.g-1)。

Teixeira表示:“我们发现了最好的催化剂和化学反应必需的其他条件,比如使用大量的水和少量过氧化氢,过氧化氢是一种氧化剂。研究人员下一步将深入了解材料中的活性铜位置,及其在反应中的作用。我们还计划在反应过程中直接使用氧气来生成过氧化氢。如果成功的话,这一过程会变得更加安全和经济可行。”

该团队将继续探讨另一个与铜有关的问题。Teixeira表示:“我们使用分散的铜。现在,我们知道,我们处理的是原子团。”

在这项研究中,研究人员使用的是纯甲烷。未来,可能利用生物质等可再生能源来提取气体。研究人员表示,利用光催化剂将甲烷转化为液体燃料,这一新策略还未实现商用,但其在近期内的潜力是巨大的。
  天然气
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