中国科学院成功实现甲烷高效转化生产乙烯等化学品

简 讯

中国科学院成功实现甲烷高效转化生产乙烯等化学品

中国科学院大连化学物理研究所的一个研究团队基于“纳米限域催化”新概念，创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂，成功实现了甲烷在无氧条件下的选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高价值化学品。相关成果发表在2014年5月9日出版的《Science》杂志上。同时，已在美国、俄罗斯、日本、欧洲和中东等国家和地区申请相关专利。

该研究团队在二十多年甲烷催化转化研究基础上，将具有高催化活性的单中心低价铁原子通过两个碳原子和一个硅原子镶嵌在氧化硅或碳化硅晶格中，形成高温稳定的催化活性中心；甲烷分子在配位不饱和的单铁中心上催化活化脱氢，获得表面吸附态的甲基物种，进一步从催化剂表面脱附形成高活性的甲基自由基，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯和其它高碳芳烃分子，如苯和萘等。当反应温度为1 090 ℃，每克催化剂上甲烷的流量为21 Lh时，甲烷的单程转化率高达48.1%，生成产物乙烯、苯和萘的选择性大于99%，其中生产乙烯的选择性为48.4%。在测试的60 h内，催化剂保持了极好的稳定性。与天然气转化的传统路线相比，该研究彻底摒弃了高耗能的合成气制备过程，大大缩短了工艺路线，反应过程实现了二氧化碳的零排放，碳原子利用效率达到100%。

业内人士评价称，该“纳米限域催化”新理论的具体应用，为甲烷催化选择转化基础研究提供了新的思路，使甲烷直接转化研究迈出崭新的一步，可能成为未来产业界关注的焦点。目前，国内外的多家能源和化学公司都对这一产业变革性技术表现出极大的兴趣。

[中国石化有机原料科技情报中心站供稿]