近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所與德國漢諾威大學(xué)、尤利西研究中心、拜耳公司等機構(gòu)合作，在透氧膜反應(yīng)器中嘗試進行了甲烷芳構(gòu)化反應(yīng)，生成了苯及其衍生物。

甲烷芳構(gòu)化是將甲烷直接轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品的有效途徑之一，在催化科學(xué)、工業(yè)應(yīng)用等方面具有重要意義。其早期研究主要集中在開發(fā)高活性、高穩(wěn)定性的催化劑。Mo/ZSM－5催化劑是目前被廣泛研究和使用的催化劑。但該類催化劑存在易積炭失活、甲烷轉(zhuǎn)化率低等問題。研究人員嘗試在該體系中引入一定量氧氣或溫和的氧化劑，以實現(xiàn)甲烷的選擇性催化轉(zhuǎn)化。

該研究團隊在透氧膜反應(yīng)器中嘗試進行了甲烷芳構(gòu)化反應(yīng)。由于反應(yīng)器采用了鈣鈦礦型透氧膜，使氧氣可以從空氣側(cè)轉(zhuǎn)移到透氧膜另一側(cè)，并與甲烷芳構(gòu)化所生成的氫氣反應(yīng)產(chǎn)生水，從而打破化學(xué)平衡，提高甲烷轉(zhuǎn)化率。此外，通過使用該透氧膜反應(yīng)器，可以將氮氣保留在空氣側(cè)，避免其進入甲烷－芳烴體系中。同時研究人員還發(fā)現(xiàn)，由于氧氣和水蒸氣的存在，顯著改善了催化劑Mo/ZSM－5的積炭失活問題，延長了催化劑的使用壽命。