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天然氣的主要成分甲烷本身就是一種強(qiáng)效的溫室氣體

2019-6-13 10:53 來(lái)源: 金銀理財(cái)網(wǎng)

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


這一突破由UNIST的能源與化學(xué)工程學(xué)院的Kwang-jin Ahn教授及其團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo),與Ja Hun Kwak教授(UNIST能源與化學(xué)工程學(xué)院),Ajou大學(xué)的Eun Duck Park教授合作,和漢陽(yáng)大學(xué)的Yoon Seok Jung教授。

在這項(xiàng)工作中,該團(tuán)隊(duì)展示了一種由納米材料組成的優(yōu)異的“甲烷氧化酶催化劑”。該材料具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和高溫下的高反應(yīng)性,將甲烷轉(zhuǎn)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(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為有用的資源。近年來(lái)在美國(guó)備受關(guān)注的頁(yè)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(shù)也被認(rèn)為是重要的。問(wèn)題是甲烷的化學(xué)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。到目前為止,甲烷主要用作加熱和運(yùn)輸的燃料。

需要高于600℃的高溫來(lái)實(shí)現(xiàn)改變甲烷化學(xué)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。因此,需要具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)并在該環(huán)境中保持反應(yīng)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(dāng)使用這些催化劑時(shí),甲烷的甲醛轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu),該核 - 殼結(jié)構(gòu)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(hù)顆粒并保持催化劑穩(wěn)定,即使在高溫下也能保持穩(wěn)定性和反應(yīng)性。

事實(shí)上,當(dāng)用這種材料測(cè)試催化反應(yīng)時(shí),沒(méi)有鋁殼的氧化釩納米顆粒在600℃下具有結(jié)構(gòu)損失并喪失催化活性。然而,由核 - 殼結(jié)構(gòu)制成的納米顆粒即使在高溫下也保持穩(wěn)定。結(jié)果,甲烷轉(zhuǎn)化為甲醛的效率提高了22%以上。它將甲烷轉(zhuǎn)化為有用的資源,效率超過(guò)兩倍。

“催化氧化釩納米顆粒被薄鋁膜包圍,有效地防止了內(nèi)部顆粒的聚集和結(jié)構(gòu)變形,”UNIST化學(xué)工程系的Euiseob Yang說(shuō),他是本研究的第一作者?!巴ㄟ^(guò)用納米粒子覆蓋原子層的新結(jié)構(gòu),同時(shí)具有熱穩(wěn)定性和反應(yīng)性?!?/div>

該研究在催化劑領(lǐng)域的改進(jìn)方面尤其值得注意,其在30年內(nèi)沒(méi)有取得很大進(jìn)展。自1987年在美國(guó)獲得專利以來(lái),甲烷生產(chǎn)甲醛的催化技術(shù)并沒(méi)有取得多大進(jìn)展。

“高效的催化劑技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到超出技術(shù)的極限,這仍然是一項(xiàng)持久的技術(shù),”安教授說(shuō)?!白鳛槔秘S富自然資源的下一代能源技術(shù),價(jià)值很高?!?/div>

他補(bǔ)充說(shuō):“我們計(jì)劃擴(kuò)大催化劑制造技術(shù)和催化劑工藝流程,以便我們可以在工業(yè)上擴(kuò)大我們的實(shí)驗(yàn)室水平。催化劑技術(shù)對(duì)化學(xué)工業(yè)有相當(dāng)大的影響,并為國(guó)家化學(xué)工業(yè)做出貢獻(xiàn)。我想開(kāi)發(fā)一種可以做到的實(shí)用技術(shù)?!?/div>
標(biāo)簽: 甲烷排放

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