甲烷高效轉化研究被視為“即將改變世界”的新技術

文/吳晶晶

甲烷高效轉化研究被視為“即將改變世界”的新技術

文/吳晶晶

記者5月9日從中科院獲悉，該院大連化學物理研究所包信和院士團隊在甲烷高效轉化相關研究中獲重大突破，成功實現了甲烷在無氧條件下選擇活化，一步高效生產乙烯、芳烴和氫氣等高值化學品。相關成果發表在9日出版的美國《科學》雜志上。

當前，以天然氣替代石油生產液體燃料和基礎化學品是學術界和產業界研究和發展的重點。此前，天然氣的轉化利用通常采用傳統的二步法，投資和消耗高，總碳的利用率低，且影響生態環境。因此人們一直都在努力探索天然氣直接轉化利用的有效方法與過程。但由于具有四面體對稱性的甲烷分子是自然界中最穩定的有機小分子，它的選擇活化和定向轉化是一個世界性難題，被稱為催化乃至化學領域的“圣杯”。

在20多年甲烷催化轉化研究的基礎上，包信和院士領銜的團隊基于“納米限域催化”的新概念，創造性地構建了硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑，成功實現了甲烷在無氧條件下選擇活化，一步高效生產乙烯、芳烴和氫氣等高值化學品。與天然氣轉化的傳統路線相比，該技術徹底摒棄了高耗能的合成氣制備過程，大大縮短了工藝路線，反應過程本身實現了二氧化碳的零排放，碳原子利用效率達到100%。

華東師范大學何鳴元院士評價該技術“是符合理想的高選擇性轉化，實現了原子經濟反應，而且催化劑穩定，可較長周期運行，無碳排放，極具創新性和引領作用”。

北京大學納米科學與技術研究中心主任、物理化學研究所所長劉忠范院士認為，這項技術為高效利用豐富的天然氣資源和在我國形成具有原創知識產權的甲烷綠色轉化新技術奠定了理論基礎。

德國巴斯夫集團副總裁穆勒認為是一項“即將改變世界”的新技術，未來的推廣應用將為天然氣、頁巖氣的高效利用開辟一條全新的途徑。

據悉，目前這項技術相關的專利申請已進入美國、俄羅斯、日本、歐洲等國家和地區。國內外多家能源和化學公司等都對這一產業變革性技術表現出極大的興趣。