物理科技生物学-PHYICA

催化大挑战的黄金解决方案

化学 2022-09-15 00:02:15

卡迪夫大学 信用:CC0公共领域 卡迪夫大学的研究人员与美国利哈伊大学的研究人员合作,提出了一种简单、低成本的方法,利用贵金属黄金作为关键成分,将天然气直接转化为有用的化学物质和燃料

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和中国武汉的国家磁共振中心

虽然天然气是最环保的化石燃料之一,但燃烧时仍会向大气中排放危险的温室气体

这反过来又促使研究人员设计出新的方法,以简单、经济和低碳的方式将占天然气70-90%的甲烷转化为更有用的产品,如燃料和化学品

在今天发表在《自然催化》杂志上的一项研究中,由卡迪夫催化研究所的研究人员领导的团队首次展示了使用金催化剂将甲烷直接转化为甲醇和乙酸的方法

到目前为止,这仅仅是通过间接途径实现的,该途径包括多个步骤,这些步骤非常消耗能量并且非常昂贵

为了产生甲醇和乙酸,研究小组在由金和ZSM-5沸石制成的催化剂存在下使甲烷和氧气反应

通过使用高能电子显微镜检查催化剂,发现活性催化剂不含金原子或团簇,而是金纳米颗粒——尺寸在3至15纳米之间的极小颗粒,其物理和化学性质与较大的材料相当

预期使用该催化剂生产甲醇;然而,新方法的新奇之处在于乙酸的生产

乙酸是一种常见的工业化学品,大量用于制造产品,如纺织品印刷油墨、染料、照相化学品、杀虫剂、药品、橡胶和塑料

与此同时,甲醇通常被用作许多其他商品化学品的前体,以及生物燃料

尽管贵金属黄金具有众所周知的惰性,但卡迪夫催化研究所科学家的开创性研究表明,事实上,黄金是一种极其高效可靠的催化剂,可有效用于许多重要的工业过程

这项研究的合著者、卡迪夫催化研究所的雷吉斯化学教授格雷厄姆·休金斯教授说,“利用分子氧氧化天然气的主要成分甲烷,以选择性地形成氧化的化学中间体,一直是催化领域长期存在的巨大挑战

“在这项研究中,我们首次成功证明了这一点,为以简单且经济的方式创造重要的燃料和化学品迈出了重要的第一步

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