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浙大攻克甲烷高效变甲醇难题
更新时间:2020/2/3 来源:中国化工报
  

  中化新网讯 近日,浙江大学研究团队经过3年多的集中攻关,采用多相催化剂体系在70℃的温和条件下将甲烷高效率转化为甲醇,转化率为17.3%,甲醇选择性达到92%,为当前的最高水平。

  谁也不曾想到,这项研究居然是从羊圈中找到的灵感。浙江大学肖丰收教授和王亮研究员团队,从如何锁住“顽皮”的双氧水角度出发开展研究。他们想到农村中的羊圈,通过围栏让羊群无法跑走。“何不试试在反应中也加一个围栏,圈住双氧水。”就是凭借这个灵光一现,肖丰收团队立即着手实验,很快取得成功。

  “我们用长链烷烃来做‘分子围栏’,这样亲水的过氧化氢被围在了催化剂里,无法扩散出去。”王亮介绍,而氢气、氧气和甲烷却依然能够进入反应区,同时甲醇生成后能很快跑出来,不会和甲烷竞争反应。就是这么一层“分子围栏”,在实验中将双氧水的富集浓度提升至10000倍,让甲烷氧化反应加快进行。

  而在催化剂的设计上,研究人员用沸石分子筛紧紧地裹住金属纳米颗粒催化中心,就像蛋清裹住蛋黄一样,从而把金属催化中心稳固在当中,不会再跑来跑去聚集在一起了。科研人员将催化活性纳米颗粒嵌入沸石分子筛,让催化剂更加稳定,从而可以将效率发挥到最大。除了高效外,这个催化剂在制备中也更绿色,不会产生污染,而传统的水热方式合成中,有些分子筛每合成1吨甲醇甚至会产生100吨废水。

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