低成本甲烷转甲醇:科学家成功在常温常压下实现光催化

2022-10-02 19:14:44 来源:网络

0.png

1 bar 接近于海平面的 101325 Pa 标准大气压(来自:Chemical Communications)

SCI Tech Daily 指出,这项研究发现,是让“天然气”能源成为生产汽柴油的替代燃料的关键一步。

尽管天然气本身是一种化石燃料,但将其转化为甲醇之后,最终燃烧排放的二氧化碳还是较其它同类燃料要少得多。

此外甲醇在巴西的生物柴油和化工生产中扮演着至关重要的角色,它可被用于合成各种产品。

展望未来,如果我们能够从大气中高效收集甲烷气体、并转化为液态的甲醇燃料,那也有很大的希望减轻这种温室气体对气候变化的负面影响。

1.gif

研究配图 1:M-PHI 粉末的 XRD 图谱 / 不同铜负载量下的甲烷转化率

据悉,该研究得到了巴西圣保罗研究基金会(FAPESP)、教育部旗下高等研究委员会(CAPES)和国家科学技术发展委员会(CNPq)的支持。

研究一作、UFSCar 物理系博士生 Marcos da Silva 向 Agência FAPESP 表示 —— 科学界对地球甲烷储量的规模存在很大争议。

有些人估计,其能源潜力或是所有其它化石燃料加起来的两倍。但在向可再生能源过渡的过程中,我们也将不得不在某个时刻设法利用它们。

2.gif

研究配图 2:Cu-PHI / Fe-PHI 电子显微镜图像(亮点为高度分散的金属原子)

论文指导、UFSCar 的 Ivo Freitas Teixeira 教授表示,光催化剂是该研究中的一项关键创新。

在化学工业中,这种转化至少需要经历两个阶段、通过在极端高温高压下产生氢气和二氧化碳来实现。

但是该校研究团队已在温和条件下、将甲烷气体成功地转化为液态甲醇,同时消耗了更少的能源。

放眼未来,这项研究成果还为利用太阳能进行甲烷转化而铺平道路。

3.gif

研究配图 3:Cu-PHI 和 Fe-PHI 催化剂的拉曼光谱分析

在实验室环境中,科学家们使用地球上储量相当丰富的非贵金属(比如铜)作为过渡介质,合成了聚庚嗪酰亚胺(PHI)形式的结晶氮化碳、以生产具有活性的可见光催化剂。

接着他们在以过氧化氢为引发剂的甲烷氧化反应中投入了此类光催化剂,并发现 Cu-PHI 能够产生大量含氧液体产物,尤其是甲醇(四小时内每克材料 2900 微摩尔)。

Teixeira 教授补充道 ——“我们发现了化学反应所必须的最佳催化剂和其它条件,例如使用大量的水(H₂O)+ 少量的过氧化氢(H₂O₂)氧化剂”。

接下来的步骤,包括更多地了解材料中的活性铜位点、及其在反应中的作用。此外他们计划直接在反应过程中使用氧气来生产过氧化氢,以进一步提升其安全和经济可行性。

4.gif

研究配图 4:Cu-PHI 催化剂对甲烷光氧化的机理研究

另一方面,UFSCar 团队将深入调查铜在反应中起到的作用。在撰写这篇文章之时,他们还不清楚分散的铜是孤立原子、还是结成簇,但现在已知是后者。

最后,研究人员希望后续能够不使用纯甲烷作为原料、探索从生物质等可再生能源中提取该温室气体。

参考联合国数据,自前工业时代以来,甲烷在全球变暖中起到了约 30% 的作用。而未来十年,人们活动的甲烷排放量有望大减 45%,以避免在 2045 年让气温上升近 0.3 ℃ 。

相关文章:

MOF光催化工艺可在常温下将甲烷高效转换成甲醇

,低成本甲烷转甲洪京民 醇:科学家成功在常温常压下实现光催化

相关:

赢球后被全场“示爱”,59岁倪夏莲:幸好没有叫我阿姨、奶奶3比0!10月2日,在成都世乒赛团体赛第三比赛日的争夺中,卢森堡女队干净利落地击败伊朗女队。其中,59岁的倪夏莲在首局比赛中以3比1击败了埃琳娜·拉希米,为本队打开了取胜之门。赛后,伊朗女队的队员们纷纷向倪夏莲表示了崇敬之情,她们说到:“我们都很爱您。”而卢森堡女队赛后在现场合影留念,看台上有工作人员同样对老将倪夏莲“示爱”,他们异口同声表示:“倪姐,我们爱您!”见状,倪夏莲笑着回复大家:“幸好没有叫我..

从“鲁迅有点帅”说起说起鲁迅的外貌,我们最先想到的可能是他在其诗作《自嘲》中的形容——“横眉冷对”,虽然有如此严肃冷峻的加持,然而一米六左右的身高以如今的审美标准来看,恐怕怎么都称不上“帅气”。鲁迅、萧伯纳、蔡元培从左至右,摄于1933年对于鲁迅的外貌描述最准确的,应该是他身边的亲人、好友、学生们。在鲁迅的挚友、作家许寿裳笔下,鲁迅“额角开展,颧骨微高,双目澄清如水精,其光炯炯而带着幽郁”;而作家郁达夫甚至称鲁迅为“中..

莫言的国庆假期书单:一起阅读《史记》等经典大家好,我是莫言。国庆长假就要到了,跟大家分享我读过的好书,我们在假期里一起阅读经典。《史记》我们读《史记》,何尝不是在读司马迁的心灵史。司马迁一生最大的特点是好奇。他是童心活泼的大作家。他笔下那些成功的人物都有出奇之处,都有行为奇怪、超出常人之处。项羽奇在学书不成学剑不成学兵也不成,不学而有术,奇在他是一个天生的战斗之神。韩信奇在以雄伟之躯甘受胯下之辱,拜将后屡出奇计,最后被糊糊涂涂地处死。奇..

母乳与奶粉:一段有关喂养的文化史十月怀胎、一朝分娩。对于初为人母的女性来说,这只是故事的开始。生产之后,是选择母乳喂养还是奶粉喂养,背后既有理性计算,也是科学话语与道德观念的必争之地。这也是为什么,在当下有关生育、人口问题的讨论之中,喂养议题一直备受关注。事实上,无论是母乳还是奶粉,它从来都不是一个简单的选择问题。近代以来,无论东西方,都经历过从母乳喂养到牛乳哺育的话语转变。近年来,母乳喂养重被提倡为最佳的哺乳方式,围绕母乳喂..

中国人的性格就是这几位诗人的杂糅说起唐朝诗人,我们耳熟能详的已经太多,陈子昂、孟浩然、李白、杜甫、王维、白居易……等等,然而在这些如雷贯耳的大名之外,还另有一个唐朝诗人在其中显得尤其特别——王梵志。作为一名唐初河南的底层农民,王梵志创作的一大主题就是道德劝诫,所谓“教你做人”,然而他在“讲道理”、劝诫讽喻的时候,真的触及了社会现实,讽刺当时的官吏司法、世态人情,在通达、通透之处看透了生死、爱憎与得失。下文摘选自王晓磊(六神磊磊..

一生中难免有那么几次,人会荒唐地去怀疑自己的价值 | 星期天文学周五好,这里是「星期天文学」。也许有读者还记得这个名字,它初创于2016年,是凤凰网读书最早的文学专栏之一。这几年,我们与网络环境相伴共生,有感于其自由开放,也意识到文字载体的不易,和文学共同体的珍稀。接下来的日子里,「星期天文学」将以一种“细水长流”的方式,为纯文学爱好者设宴。这里推荐的小说家,年轻而富有才华,是新文学的旗手,他们持续而毫不功利的写作,值得我们多花一点时间,也补缀、延展了我们的时间..

没人关心女性的性爱 | 上野千鹤子×铃木凉美上野千鹤子 & 铃木凉美上野千鹤子,日本女性主义先驱,其作品《厌女》《从零开始的女性主义》启发了无数女性。铃木凉美,拍过100多部成人电影的“前AV女演员”,她将此段经历与观察写成学术论文后,被东京大学录取。相差35岁的她们经历迥异:铃木在性交易市场目睹过男性低劣的欲望,已对男人彻底绝望;上野经历过无数次愤怒与失望,但仍对世界充满信心。她们在2020年开始通信,围绕恋爱与性、婚姻、工作、独立、男人等12个不同..

阿尔茨海默病人的最后记忆:爱你,不曾忘却当记忆被疾病夺走,阿尔茨海默病人最坚固的回忆是什么?永远背得出女儿的电话号码;给老伴夹菜仿佛肌肉记忆;忘不了那年背儿子去城里看病、救回一条命……记忆力减退是阿尔茨海默病最常见的症状,这种脑部退行性疾病会逐渐蚕食患者的记忆和认知。然而,在这个不可逆转的过程中,病人对家人爱的记忆往往难以冲刷,家人也成了他们生命最后一站的全部依托。从记忆断点开始,阿尔茨海默病患者还会迷路、无法算账,分不清左右,甚至出..

找了14年,终于找回了我被拐卖的孩子2007年10月9号,对大多数人而言,是无比平常的一天。但对于本文口述者孙海洋来说,这却是他生命中最痛苦的一天。这一天,是他在深圳的包子铺刚开业的第7天,也是他的小儿子孙卓上幼儿园的第2天。这一天的晚上8点前后,他的儿子被人贩子拐走了。在这之后的14年零57天里,孙海洋踏上了漫长的寻子旅途。他曾目睹过“拐卖村”,见到过老婆、孩子全是买来的一家人;他加入全国各种寻子群体,甚至帮助别人找到过被拐走的孩子;他也曾作..

出身寒门的我,不想屈服于命运的安排此前,“小镇做题家”一度成为网络热词。“小镇做题家”们依靠出色的做题能力升入名校,却发现身边那些家庭条件优渥的同学不仅会做题,而且有着更为开阔的视野和更为全面的综合素质。这种一定程度上是由出身所带来的差距,以及由此所催生出来的复杂心境,引发了大众深刻的共鸣。不过,相比较能够进入名校的“小镇做题家”,也许一所普通二本院校里的大学生们的境况会更加贴近更多人的真实现状。本文作者艾苓正是来自这样一所普通..