科学家实现清洁能源甲烷的选择性转化

我国科研人员领衔的国际科研团队攻克了甲烷的选择性氧化这一催化研究中的世界性难题。利用新开发的催化剂，该团队实现了氧气条件下将甲烷选择性氧化为甲醇和乙酸。这一研究对于甲烷的转化利用有着十分重要的价值。

2022年2月21日，记者从中国科学院精密测量科学与技术创新研究院获悉，该院徐君研究员、邓风研究员、齐国栋副研究员等科研团队成员联合英国卡迪夫大学格雷厄姆·哈钦斯教授等合作者，开发了金（AU）负载的ZSM-5沸石分子筛（AU/ZSM-5）催化剂，并利用该催化剂实现了甲烷在温和条件下的选择性氧化。

据齐国栋介绍，甲烷广泛分布于天然气、页岩气、煤层气、甲烷水合物等之中，是最清洁、最丰富的天然碳资源。由于甲烷的储藏地区往往十分偏远，因此在开采现场将甲烷轉化为可运输的含氧化合物对甲烷的高效利用具有重大意义。因甲烷的化学键能较大，通常需要高温高压的苛刻条件才能将其转化。工业上采用的办法是先将甲烷转化为一氧化碳和氢气组成的合成气，再转化为高附加值的产物。这一过程不仅能耗极高，而且容易出现二氧化碳等副产品。如何在温和条件下直接将甲烷催化氧化为高附加值的化学品，是化学界一道备受关注的世界性难题。

据悉，利用AU/ZSM-5催化剂，可在120～240 ℃的温度范围内，通过氧气将甲烷选择性氧化生成高附加值化学品甲醇和乙酸。该团队对催化反应过程进行了深入研究，阐明了甲烷的转化反应机制。相关研究成果近日已在线发表于国际学术期刊《自然·催化》。