2019年1月10日，浙江大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)筑起一系列“分子圍欄”多相催化劑體系，能夠?qū)⒓淄楦咝мD(zhuǎn)化為甲醇，為甲烷的高效利用提供了更為直接和綠色的途徑。該研究成果已發(fā)表于《科學(xué)》雜志上。

甲烷是天然氣、頁巖氣和可燃冰的主要成分，儲(chǔ)備量相對(duì)豐富、價(jià)格低廉；甲醇是生成基礎(chǔ)化學(xué)品的重要平臺(tái)分子，具有高附加值和高應(yīng)用價(jià)值，比如可以制備乙烯、丙烯等。一個(gè)具有產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，一個(gè)極具產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。甲烷轉(zhuǎn)化成甲醇的催化劑主要是雙氧水，但雙氧水一旦生成，會(huì)很快被稀釋，無法與甲烷充分反應(yīng)，甲醇過于活潑的“性格”也讓其選擇性活化和定向轉(zhuǎn)化成為難題。

該研究團(tuán)隊(duì)用一個(gè)“圍欄”圈住了雙氧水，讓雙氧水的富集濃度達(dá)到正常條件下的一萬倍，讓催化反應(yīng)加快進(jìn)行。一個(gè)“分子圍欄”內(nèi)部的結(jié)構(gòu)就像是一個(gè)雞蛋，蛋黃是高濃度雙氧水，蛋白是沸石晶體，蛋殼是一層疏水材料，這樣氫氣、氧氣和甲烷能夠進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，同時(shí)甲醇生成后能很快跑出來，不會(huì)和甲烷發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。

據(jù)悉，傳統(tǒng)方法的甲烷轉(zhuǎn)化率很難突破3%。“分子圍欄”技術(shù)可以在70 ℃的溫和條件中，將轉(zhuǎn)化率大幅提升至17.3%。除高效外，該催化劑在制備中不產(chǎn)生污染，避免了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)化方式產(chǎn)生大量廢水的弊端。

目前該研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步探索“分子圍欄”催化體系在較大規(guī)模應(yīng)用的可能性。