甲烷高效转化研究被视为“即将改变世界”的新技术

记者5月9日从中科院获悉, 该院大连化学物理研究所包信和院士团队在甲烷高效转化相关研究中获重大突破, 成功实现了甲烷在无氧条件下选择活化, 一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。相关成果发表在9日出版的美国《科学》杂志上。

当前, 以天然气替代石油生产液体燃料和基础化学品是学术界和产业界研究和发展的重点。此前, 天然气的转化利用通常采用传统的二步法, 投资和消耗高, 总碳的利用率低, 且影响生态环境。因此人们一直都在努力探索天然气直接转化利用的有效方法与过程。但由于具有四面体对称性的甲烷分子是自然界中最稳定的有机小分子, 它的选择活化和定向转化是一个世界性难题, 被称为催化乃至化学领域的“圣杯”。

在20多年甲烷催化转化研究的基础上, 包信和院士领衔的团队基于“纳米限域催化”的新概念, 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选择活化, 一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。与天然气转化的传统路线相比, 该技术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, 反应过程本身实现了二氧化碳的零排放, 碳原子利用效率达到100%。

华东师范大学何鸣元院士评价该技术“是符合理想的高选择性转化, 实现了原子经济反应, 而且催化剂稳定, 可较长周期运行, 无碳排放, 极具创新性和引领作用”。

北京大学纳米科学与技术研究中心主任、物理化学研究所所长刘忠范院士认为, 这项技术为高效利用丰富的天然气资源和在我国形成具有原创知识产权的甲烷绿色转化新技术奠定了理论基础。

德国巴斯夫集团副总裁穆勒认为是一项“即将改变世界”的新技术, 未来的推广应用将为天然气、页岩气的高效利用开辟一条全新的途径。

据悉, 目前这项技术相关的专利申请已进入美国、俄罗斯、日本、欧洲等国家和地区。国内外多家能源和化学公司等都对这一产业变革性技术表现出极大的兴趣。