化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
移動端訪問更便捷
今日焦點(diǎn) Today's Focus
查看更多+-
干貨滿滿！“第四屆地質(zhì)與稀土樣品處理及檢測技術(shù)專場線上研討會”邀你報(bào)名
2025年5月15日14：00，化工儀器網(wǎng)特舉辦“第四[詳細(xì)]
大連化物所實(shí)現(xiàn)甲烷低溫高效直接催化轉(zhuǎn)化制甲酸
2021年01月05日 11:16:00
來源：大連化學(xué)物理研究所 點(diǎn)擊量：3851
甲烷是一種重要的化石能源，存在于天然氣、頁巖氣、可燃冰等礦產(chǎn)資源中。溫和條件下，甲烷直接轉(zhuǎn)化制高附加值化學(xué)品或燃料是能源催化領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題之一，但甲烷分子的四面體高對稱性及低極化率使溫和條件下的甲烷催化活化具有挑戰(zhàn)性。此外，甲烷轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的高附加值產(chǎn)物(如甲醇、甲酸等)通常比甲烷更活潑，容易被過度氧化成溫室氣體二氧化碳。因此，探索甲烷低溫高效活化和定向轉(zhuǎn)化制高附加值化學(xué)品或燃料具有重要意義。
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二維材料與能源小分子轉(zhuǎn)化創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員鄧德會和副研究員于良團(tuán)隊(duì)在甲烷低溫轉(zhuǎn)化制含氧化合物研究中取得進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)ZSM-5孔道晶格限域的配位不飽和Fe位點(diǎn)可在溫和條件下直接催化甲烷高效定向轉(zhuǎn)化制甲酸。 
甲烷是一種重要的化石能源，存在于天然氣、頁巖氣、可燃冰等礦產(chǎn)資源中。溫和條件下，甲烷直接轉(zhuǎn)化制高附加值化學(xué)品或燃料是能源催化領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題之一，但甲烷分子的四面體高對稱性及低極化率使溫和條件下的甲烷催化活化具有挑戰(zhàn)性。此外，甲烷轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的高附加值產(chǎn)物(如甲醇、甲酸等)通常比甲烷更活潑，容易被過度氧化成溫室氣體二氧化碳。因此，探索甲烷低溫高效活化和定向轉(zhuǎn)化制高附加值化學(xué)品或燃料具有重要意義。
研究人員在前期研究C-H鍵活化及石墨烯限域單鐵中心室溫活化甲烷的基礎(chǔ)上(Sci. Adv.，2015；Nat. Commun.，2018；Chem，2018)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)ZSM-5孔道晶格限域的原子級分散鐵中心可在溫和條件下催化甲烷高選擇性直接轉(zhuǎn)化為甲酸；通過改變ZSM-5分子篩的硅鋁比和催化劑Fe載量來調(diào)控和優(yōu)化Fe活性中心的微環(huán)境，在80°C條件下，甲烷轉(zhuǎn)化到C1含氧化合物的TOF值高達(dá)84200 h-1，其中，甲酸選擇性在90%以上，產(chǎn)率達(dá)到383.2 mmol gcat.-1 h-1；借助球差電鏡、準(zhǔn)原位液體核磁共振波譜、原位飛行時(shí)間質(zhì)譜以及電子順磁共振波譜等表征手段并結(jié)合DFT理論計(jì)算，研究人員發(fā)現(xiàn)，ZSM-5孔道晶格限域的配位不飽和單中心鐵和雙中心鐵位點(diǎn)均可活化雙氧水分解產(chǎn)生活性Fe-O物種，該物種能夠有效活化甲烷并解離碳?xì)滏I，使甲烷通過自由基機(jī)理經(jīng)由甲醇、甲醛而高選擇性地被氧化為甲酸，并有效抑制二氧化碳的產(chǎn)生。該研究促進(jìn)了學(xué)界對晶格限域活性中心催化甲烷低溫轉(zhuǎn)化的理解和認(rèn)識，為設(shè)計(jì)和開發(fā)甲烷高效轉(zhuǎn)化催化劑提供了新思路。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《納米能源》(Nano Energy)上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)“功能納米系統(tǒng)的構(gòu)筑原理與測量”、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院合作基金等的支持。
大連化物所實(shí)現(xiàn)甲烷低溫高效直接催化轉(zhuǎn)化制甲酸
相關(guān)閱讀 Related Reading
查看更多+-
催化劑新技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)超長壽命高效制氫
中國科學(xué)院大學(xué)與北京大學(xué)聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)，從現(xiàn)有催化劑穩(wěn)定性瓶頸切入，成功研制出一種超長壽命、高效制氫新技術(shù)。2025-02-18 13:13:49 -
廈門大學(xué)在直接甲酸燃料電池催化劑研究中取得突破進(jìn)展
廈門大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)通過摻雜16種稀土元素，成功制備出一系列具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的鉑碲基海參狀納米催化劑，并實(shí)現(xiàn)了其高效甲酸電催化應(yīng)用。2025-01-27 10:10:00 -
近日，德國馬克斯·普朗克研究所科學(xué)家研制出一種獨(dú)特的拓?fù)涫中跃w，并將其用作水解制氫過程中的催化劑。通過操控該晶體內(nèi)電子...2024-12-02 11:18:56
-
AI助力！我國科學(xué)家取得催化基礎(chǔ)理論重大突破
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)李微雪課題組在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)催化領(lǐng)域的突破性研究成果，他們通過揭示負(fù)載型金屬催化劑的“金屬-載體相...2024-11-23 15:05:36 -
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)帶來新成果 讓“永久化學(xué)品”也能輕松降解
永久性化合物通常指的是全氟和多氟烷基物質(zhì)。由于全氟和多氟烷基物質(zhì)的分子內(nèi)有牢固的碳-氟鍵，因此這類物質(zhì)通常具備了獨(dú)特的熱穩(wěn)定性、化...2024-11-21 13:32:50 -
安徽大學(xué)研制催化劑快速篩選裝置，填補(bǔ)國內(nèi)市場空白
近日，安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院傳來喜訊，由魏宇學(xué)和孫松團(tuán)隊(duì)研制的催化劑快速篩選裝置已完成工程機(jī)樣機(jī)迭代，并成功推向市場。這一創(chuàng)新成果不...2024-10-31 10:17:32
版權(quán)與免責(zé)聲明
- ①凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
