0

Новый способ прямого превращения метана в метанол с использованием золото-палладиевых наночастиц

Au-Pd для окисления метана в метанол

Характерные изображения HAADF и распределения частиц по размерам для золя без носителя AuPd-PVP в свежем виде (от A до C) и после реакции окисления CH4 (D-F).

Жидкий метанол широко используется в качестве сырья для получения других химических веществ, а также имеет значительный потенциал в качестве альтернативного источника топлива. Однако превращение метана, основного компонента богатого природного газа, в метанол в настоящее время достигается косвенным процессом, требующим высоких температуры и давления.

Теперь исследователи обнаружили новый подход, который делает возможным прямое превращение метана в метанол с использованием молекулярного кислорода в гораздо более мягких условиях реакции.

Совместная группа под руководством Грэма Дж. Хатчингса в Институте катализа Кардиффа и Кристофер Дж. Кили в Университете Лихай использовали коллоидные наночастицы золота и палладия (Au-Pd) для непосредственного окисления метана до метанола с высокой селективностью в водном растворе при низких температурах. Их результаты были опубликованы в статье в Science: «Aqueous Au-Pd colloids catalyze selective CH4 oxidation to CH3OH with O2 under mild conditions» (Водные коллоиды Au-Pd катализируют селективное окисление CH4 до CH3OH с O2 в мягких условиях).

«Наша работа показала, что если стабильная подача метильных радикалов может быть обеспечена, например, добавлением в реакционную смесь очень небольшого количества перекиси водорода, то селективное окисление метана до метанола с помощью молекулярного кислорода вполне возможно», говорит Кили.

Это последнее открытие было основано на давнем сотрудничестве Кили и Хатчингса по разработке наночастиц Au-Pd в качестве эффективных катализаторов для многих других реакций.

По словам Кили, исследователи с удивлением обнаружили, что для этой конкретной реакции необходимо, чтобы наночастицы Au-Pd существовали в виде свободно плавающих коллоидов в очень слабом растворе пероксида водорода, в который они вводили сжатый метан и кислородсодержащий газ.

«Обычно, когда мы используем наночастицы Au-Pd в качестве катализаторов, они почти всегда рассеяны на оксидных подложках с большой удельной поверхностью, таких как оксид титана», — говорит Кили. «Однако в этом случае присутствие керамической подложки оказалось очень вредным».

В химической промышленности метан в настоящее время косвенно превращается в метанол через производство синтез-газа (CO + H2) при высоких температурах и давлениях, что является дорогостоящим и энергоемким процессом. Наиболее перспективные процессы, открытые к настоящему времени для прямого превращения метана в метанол, как правило, являются сложными, неэффективными и часто требуют очень высокие температуры и агрессивные реакционные среды.

«Новый упрощенный подход, который мы продемонстрировали, приближает нас к тому, что превращение метана в метанол является практически жизнеспособным предложением», — говорит Кили.

Узнать больше: «Aqueous Au-Pd colloids catalyze selective CH4 oxidation to CH3OH with O2 under mild conditions» Science (2017). science.sciencemag.org/lookup/ … 1126/science.aan6515

Добавлено в: Статьи
Яндекс.Метрика Правильный CSS!
© 2014 Химия, опыты, эксперименты! In-chemistry.ru