9日從中國科學(xué)院獲悉，該院大連化學(xué)物理 研究 所包信和院士團(tuán)隊基于“納米限域催化”的新概念，創(chuàng)造性構(gòu)建出硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑，成功實現(xiàn)甲烷在無氧條件下選擇活化，一步高效生產(chǎn)乙烯、芳烴和氫氣等高值化學(xué)品。
中國科學(xué)家完成的這一重要科研成果，發(fā)表于當(dāng)天出版的最新一期國際權(quán)威期刊《科學(xué)》，并通過《專利合作條約》(PCT)專利申請，進(jìn)入美國、俄羅斯、日本、歐洲和中東等國家和地區(qū)。目前，中外多家能源和化學(xué)企業(yè)等都對這一產(chǎn)業(yè)變革性技術(shù)表現(xiàn)出極大興趣。
包信和團(tuán)隊在20多年甲烷催化轉(zhuǎn)化 研究 基礎(chǔ)上，將具有高催化活性的單中心低價鐵原子通過兩個碳原子和一個硅原子鑲嵌在氧化硅或碳化硅晶格中，形成高溫穩(wěn)定的催化活性中心；甲烷分子在配位不飽和的單鐵中心上催化活化脫氫，獲得表面吸附態(tài)的甲基物種，進(jìn)一步從催化劑表面脫附形成高活性的甲基自由基，在氣相中經(jīng)自由基偶聯(lián)反應(yīng)生成乙烯和其他高碳芳烴分子，如苯和萘等。
與天然氣轉(zhuǎn)化的傳統(tǒng)路線相比，包信和團(tuán)隊的 研究 徹底摒棄高耗能的合成氣制備過程，大大縮短工藝路線，反應(yīng)過程本身實現(xiàn)二氧化碳的零排放，碳原子利用效率達(dá)到100%。
加州大學(xué)伯克利分校貝爾教授評價稱，該成果使甲烷直接轉(zhuǎn)化 研究 又向前邁出嶄新的一步，可能成為未來產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。德國巴斯夫集團(tuán)副總裁穆勒認(rèn)為它是一項“即將改變世界”的新技術(shù)，未來推廣應(yīng)用將為天然氣、頁巖氣高效利用開辟一條全新的途徑。北京大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù) 研究 中心主任劉忠范院士表示，甲烷無氧直接催化轉(zhuǎn)化新成果，為高效利用豐富的天然氣資源和在中國形成具有原創(chuàng)性知識產(chǎn)權(quán)的甲烷綠色轉(zhuǎn)化新技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。
據(jù)了解，隨著世界范圍內(nèi)富含甲烷的頁巖氣、天然氣水合物、生物沼氣等大規(guī)模發(fā)現(xiàn)與開采，以儲量相對豐富和價格低廉的天然氣替代石油生產(chǎn)液體燃料和基礎(chǔ)化學(xué)品，已成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界研發(fā)重點(diǎn)，科學(xué)家們一直在努力探索天然氣直接轉(zhuǎn)化利用的有效方法與過程。
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