文/吳晶晶

甲烷高效轉(zhuǎn)化研究被視為“即將改變世界”的新技術(shù)

文/吳晶晶

記者5月9日從中科院獲悉，該院大連化學(xué)物理研究所包信和院士團隊在甲烷高效轉(zhuǎn)化相關(guān)研究中獲重大突破，成功實現(xiàn)了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。相關(guān)成果發(fā)表在9日出版的美國《科學(xué)》雜志上。

當(dāng)前，以天然氣替代石油生產(chǎn)液體燃料和基礎(chǔ)化學(xué)品是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界研究和發(fā)展的重點。此前，天然氣的轉(zhuǎn)化利用通常采用傳統(tǒng)的二步法，投資和消耗高，總碳的利用率低，且影響生態(tài)環(huán)境。因此人們一直都在努力探索天然氣直接轉(zhuǎn)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(wěn)定的有機小分子，它的選擇活化和定向轉(zhuǎn)化是一個世界性難題，被稱為催化乃至化學(xué)領(lǐng)域的“圣杯”。

在20多年甲烷催化轉(zhuǎn)化研究的基礎(chǔ)上，包信和院士領(lǐng)銜的團隊基于“納米限域催化”的新概念，創(chuàng)造性地構(gòu)建了硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑，成功實現(xiàn)了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。與天然氣轉(zhuǎn)化的傳統(tǒng)路線相比，該技術(shù)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(yīng)過程本身實現(xiàn)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(xué)何鳴元院士評價該技術(shù)“是符合理想的高選擇性轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了原子經(jīng)濟反應(yīng)，而且催化劑穩(wěn)定，可較長周期運行，無碳排放，極具創(chuàng)新性和引領(lǐng)作用”。

北京大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù)研究中心主任、物理化學(xué)研究所所長劉忠范院士認(rèn)為，這項技術(shù)為高效利用豐富的天然氣資源和在我國形成具有原創(chuàng)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)。

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

據(jù)悉，目前這項技術(shù)相關(guān)的專利申請已進入美國、俄羅斯、日本、歐洲等國家和地區(qū)。國內(nèi)外多家能源和化學(xué)公司等都對這一產(chǎn)業(yè)變革性技術(shù)表現(xiàn)出極大的興趣。