by 
CH σε θερμοκρασία δωματίου4 μετατροπή από Ο2 σε τοποθεσίες bi-Mo που περιορίζονται σε MoS2 άκρη. Credit: Mao Jun και Liu Huan, Κατάλυση της φύσης (2023). DOI: 10.1038/s41929-023-01030-2
Άμεση μετατροπή του μεθανίου (CH4) σε χημικές ουσίες υψηλής προστιθέμενης αξίας σε θερμοκρασία δωματίου, μέσω της άμεσης χρήσης άφθονο και χαμηλού κόστους μοριακού οξυγόνου (Ο2) ως οξειδωτικό, είναι ιδανική οδός για CH4 χρησιμοποίηση. Ωστόσο, παραμένει μια πρόκληση λόγω της χημικής αδράνειας του μεθανίου και της χαμηλής δραστικότητας του Ο2.
Πρόσφατα, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Deng Dehui και τον Αναπλ. Ο καθηγητής Yu Liang του Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών (CAS) διεξήγαγε απευθείας CH4 μετατροπή σε οξυγονούχα C1 (CH3Ω ΧΟΧ2OH και HCOOH) με Ο2 σε θερμοκρασία δωματίου (25℃) σε ένα MoS πλούσιο σε άκρα2 Καταλύτης. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Κατάλυση της φύσης στις 21 Σεπτεμβρίου.
Η καταλυτική μετατροπή του μεθανίου σε χημικά υψηλής προστιθέμενης αξίας είναι ένα δύσκολο πρόβλημα λόγω του χαμηλού ρυθμού πόλωσης και της υψηλής ενέργειας δεσμού CH (439 kJ mol-1) του μεθανίου.
Τυπική καταλυτική μετατροπή CH4 Λειτουργεί συνήθως σε υψηλές θερμοκρασίες (πάνω από 600℃), ή με τη βοήθεια ισχυρών οξειδωτικών (όπως το ατμίζον θειικό οξύ) ή εξωτερικών πεδίων (όπως το πλάσμα). Ωστόσο, μια τέτοια σκληρή αντίδραση οδηγεί εύκολα σε υπερβολική μετατροπή του προϊόντος στόχου, όπως υπεροξείδωση σε CO.2.
Άμεση μετατροπή CH4 Εγώ2 σε χαμηλές θερμοκρασίες ή ακόμα και σε θερμοκρασία δωματίου είναι μια ελκυστική στρατηγική για το CH4 μετατροπή. Ωστόσο, είναι πρόκληση λόγω της δυσκολίας στον συνεχή σχηματισμό ενεργών ειδών οξυγόνου υπό ήπιες συνθήκες για ενεργοποίηση CH.
Οι in situ χαρακτηρισμοί και οι θεωρητικοί υπολογισμοί έδειξαν ότι η μοναδική θέση διπυρηνικού μολυβδαινίου (bi-Mo) των κενών θείου στο MoS2 Η άκρη θα μπορούσε να διαχωρίσει άμεσα το O2 για να σχηματίσουν ενεργά είδη O=Mo=O* στους 25℃, τα οποία θα μπορούσαν να ενεργοποιήσουν τον δεσμό CH του CH4 και έτσι ενισχύεται η καταλυτική μετατροπή του CH4 ένα C1 οξυγονώνεται μέσω CH3Ο* ενδιάμεσα σε θερμοκρασία δωματίου.
Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές πέτυχαν CH4 μετατροπή έως και 4,2% με υψηλή εκλεκτικότητα άνω του 99% για οξυγονούχα C1 για CH4 μετατροπή με Ο2 σε θερμοκρασία δωματίου.
Περισσότερες πληροφορίες:
Jun Mao et al, Άμεση μετατροπή μεθανίου με O2 σε θερμοκρασία δωματίου πάνω από MoS2 πλούσιο σε άκρα, Κατάλυση της φύσης (2023). DOI: 10.1038/s41929-023-01030-2
Παρέχεται από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών
Παραπομπή: Οι ερευνητές πραγματοποιούν απευθείας μετατροπή του μεθανίου με οξυγόνο σε θερμοκρασία δωματίου (27 Σεπτεμβρίου 2023) που ανακτήθηκε στις 27 Σεπτεμβρίου 2023 από https://phys.org/news/2023-09-conversion-mtane-oxygen-room -temperature.html
Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από κάθε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.
