Теперь исследователи открыли новый подход, который позволяет прямое преобразование метана в метанол с использованием молекулярного кислорода в гораздо более мягких условиях реакции.Совместная группа под руководством Грэма Дж.
Хатчингса из Кардиффского института катализа и Кристофера Дж. Кили из Университета Лихай использовала наночастицы коллоидное золото-палладий (Au-Pd) для прямого окисления метана в метанол с высокой селективностью в водном растворе при низких температурах. температуры.
Их результаты были опубликованы в статье в Science: «Водные коллоиды Au-Pd катализируют селективное окисление CH4 до CH3OH с помощью O2 в мягких условиях».«Наша работа показала, что если можно установить стабильную поставку метильных радикалов — например, путем включения очень небольшого количества перекиси водорода в реакционную смесь — то селективное окисление метана в метанол с использованием молекулярного кислорода вполне возможно. — сказал Кили, старший профессор материаловедения и химической инженерии Гарольда Б. Чемберса в Lehigh.Это последнее открытие стало возможным благодаря давнему сотрудничеству Кили и Хатчингса по разработке наночастиц Au-Pd в качестве эффективных катализаторов для многих других реакций.
По словам Кили, исследователи были удивлены, обнаружив, что для протекания этой конкретной реакции им необходимо, чтобы наночастицы Au-Pd существовали в виде свободно плавающих коллоидов в очень слабом растворе перекиси водорода, в который они вводили сжатый метан и газообразный кислород.«Обычно, когда мы используем наночастицы Au-Pd в качестве катализаторов, они почти всегда диспергируются на оксидных носителях с большой площадью поверхности, таких как диоксид титана», — сказал Кили. «Однако в этом случае присутствие керамической опоры оказалось очень вредным».
В химической промышленности метан в настоящее время косвенно преобразуется в метанол посредством производства синтез-газа (CO + H2) при высоких температурах и давлениях, что является дорогостоящим и энергоемким процессом. Наиболее многообещающие процессы-кандидаты, обнаруженные на сегодняшний день для прямого превращения метана в метанол, как правило, были сложными, неэффективными и часто требовали очень высоких температур и агрессивных реакционных сред.
«Новый упрощенный подход, который мы продемонстрировали, приближает нас на шаг ближе к тому, чтобы сделать прямое преобразование метана в метанол практически жизнеспособным предложением», — сказал Кили.