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我國科學家找到室溫條件下轉化甲烷新途徑
2018-07-28 13:44:38 來源: 新華網
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  新華社上海7月28日電(記者 王琳琳)甲烷,有機化學中最難被轉化的“頑固分子”。近日,上海科技大學物質科學與技術學院左智偉團隊破解了這一難題,他們找到了一個低成本、高效率的催化劑組合,室溫條件下,就可實現甲烷轉化。這為甲烷轉化為火箭推進劑燃料等高附加值化工産品提供了新方案,為我國高效利用特有稀土金屬資源提供了新思路。相關研究成果日前發表在國際學術期刊《科學》上。

  隨著探明儲量和開採量的不斷提升,天然氣逐漸成為極具經濟價值的重要自然資源之一。如果能對天然氣進行直接的化學轉化,那麼不僅可以實現天然氣的高附加值利用,而且還能避免天然氣運輸帶來的高額費用和污染。然而,對天然氣進行直接轉化並非易事。

  天然氣中的主要化合物是甲烷,而甲烷又是有機化學中最難被轉化的分子。科學家一直沒找到成本低廉、轉化高效、反應條件溫和的轉化辦法。據了解,目前甲烷直接轉化的高效催化劑需要使用稀有且昂貴的鉑、鈀等貴金屬,反應條件還需要是高溫,這與工業中期待甲烷直接轉化兼具規模性和經濟性的要求相去甚遠。

  經過2年的前期工作積累、148天衝刺、2202次嘗試和優化,左智偉團隊最終找到一個高效催化劑組合——“鈰基催化劑+醇催化劑”,即室溫條件下,在三氯乙醇和稀土金屬鈰的協同催化下,完成甲烷轉化。

  左智偉介紹,該催化劑組合的最大優點是充分注重反應全過程的經濟性。第一,反應條件只需室溫,無需加熱或冷凝;第二,三氯乙醇是常見的化工原料,作為催化劑獲取很方便;第三,鈰在我國稀土資源中佔比接近50%,三氯化鈰每噸價格約1.8萬元,相當于傳統鉑、鈀等貴金屬催化劑價格的萬分之一。

  業內專家認為,該團隊通過精巧的化學設計找到了催化“頑固分子”甲烷的新方法,為充分利用甲烷這一豐富的自然資源提供了解決方案,在醫藥、農業化學品和精細化工等行業中具有廣泛應用前景。

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【糾錯】 責任編輯: 聶晨靜
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