天然氣的主要成分甲烷本身就是一種強效的溫室氣體

2019-6-13 10:53 來源: 金銀理財網

天然氣的主要成分甲烷本身就是一種強效的溫室氣體。最近與UNIST合作的一項研究揭示了甲烷轉化為甲醛的高性能催化劑。


這一突破由UNIST的能源與化學工程學院的Kwang-jin Ahn教授及其團隊領導,與Ja Hun Kwak教授(UNIST能源與化學工程學院),Ajou大學的Eun Duck Park教授合作,和漢陽大學的Yoon Seok Jung教授。

在這項工作中,該團隊展示了一種由納米材料組成的優異的“甲烷氧化酶催化劑”。該材料具有穩定的結構和高溫下的高反應性,將甲烷轉化為甲醛的效率提高了兩倍以上。

甲烷和石油一樣,可以通過化學反應轉化為有用的資源。近年來在美國備受關注的頁巖氣的主要成分是甲烷,用這種材料制造高附加值資源的技術也被認為是重要的。問題是甲烷的化學結構非常穩定,不易與其他物質發生反應。到目前為止,甲烷主要用作加熱和運輸的燃料。

需要高于600℃的高溫來實現改變甲烷化學結構的反應。因此,需要具有穩定結構并在該環境中保持反應性的催化劑。以前,已知氧化釩(V2O2)和氧化鉬(MoO3)是最好的催化劑。當使用這些催化劑時,甲烷的甲醛轉化率小于10%。

Ahn教授制造了一種催化劑,可以使用納米材料將甲烷轉化為甲醛。甲醛是廣泛用作殺菌劑,防腐劑,功能聚合物等的原料的有用資源。

該催化劑具有核 - 殼結構,該核 - 殼結構由被薄鋁膜包圍的氧化釩納米顆粒組成,鋁殼圍繞氧化釩顆粒。外殼保護顆粒并保持催化劑穩定,即使在高溫下也能保持穩定性和反應性。

事實上,當用這種材料測試催化反應時,沒有鋁殼的氧化釩納米顆粒在600℃下具有結構損失并喪失催化活性。然而,由核 - 殼結構制成的納米顆粒即使在高溫下也保持穩定。結果,甲烷轉化為甲醛的效率提高了22%以上。它將甲烷轉化為有用的資源,效率超過兩倍。

“催化氧化釩納米顆粒被薄鋁膜包圍,有效地防止了內部顆粒的聚集和結構變形,”UNIST化學工程系的Euiseob Yang說,他是本研究的第一作者。“通過用納米粒子覆蓋原子層的新結構,同時具有熱穩定性和反應性。”

該研究在催化劑領域的改進方面尤其值得注意,其在30年內沒有取得很大進展。自1987年在美國獲得專利以來,甲烷生產甲醛的催化技術并沒有取得多大進展。

“高效的催化劑技術已經發展到超出技術的極限,這仍然是一項持久的技術,”安教授說。“作為利用豐富自然資源的下一代能源技術,價值很高。”

他補充說:“我們計劃擴大催化劑制造技術和催化劑工藝流程,以便我們可以在工業上擴大我們的實驗室水平。催化劑技術對化學工業有相當大的影響,并為國家化學工業做出貢獻。我想開發一種可以做到的實用技術。“
標簽: 甲烷排放

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