Найден идеальный способ утилизации метана

Прямое преобразование метана (CH4) в химические вещества с высокой добавленной стоимостью при комнатной температуре путем непосредственного использования обильного и недорогого молекулярного кислорода (O2) в качестве окислителя является идеальным способом утилизации CH4. Но это остается проблемой из-за химической инертности метана и низкой активности O2. Недавно исследовательская группа под руководством профессора Дэн Дэхуэя и доц. Профессор Юй Лян из Даляньского института химической физики (DICP) Китайской академии наук (CAS) реализовал прямое преобразование CH4 в оксигенаты C1 (CH3OH, HOCH2OH и HCOOH) с помощью O2 при комнатной температуре (25 ℃) через край. богатый катализатор MoS2. Исследование было опубликовано в журнале Nature Catalysis 21 сентября. Каталитическая конверсия метана в химические вещества с высокой добавленной стоимостью является сложной проблемой из-за низкой скорости поляризации и высокой энергии связи CH (439 кДж моль-1) метана. Типичная каталитическая конверсия CH4 обычно происходит при высоких температурах (более 600 ℃) или с помощью сильных окислителей (таких как дымящая серная кислота) или внешних полей (таких как плазма). Тем не менее, такая жесткая реакция легко приводит к чрезмерной конверсии целевого продукта, например, к переокислению до CO2. Прямая конверсия CH4 и O2 при низких температурах или даже при комнатной температуре является привлекательной стратегией конверсии CH4. Однако это сложно из-за сложности непрерывного образования активных форм кислорода в мягких условиях для активации CH. Характеристики in-situ и теоретические расчеты показали, что уникальный биядерный молибденовый (bi-Mo) центр вакансий серы на краю MoS2 способен непосредственно диссоциировать O2 с образованием активных частиц O=Mo=O* при 25 ℃, что может активировать Связь CH4 в CH4 и тем самым запуская каталитическую конверсию CH4 в оксигенаты C1 через промежуточные соединения CH3O* при комнатной температуре. В этом исследовании исследователи достигли конверсии CH4 до 4,2% с высокой селективностью более 99% для оксигенатов C1 при конверсии CH4 с O2 при комнатной температуре.