В новом исследовании исследователи Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, Университета Тафтса и Окриджской национальной лаборатории объединились, чтобы изучить потенциал катализаторов на основе родия для этого превращения в более мягких условиях. «Наша работа показывает, что родий может способствовать этому преобразованию в« мягких условиях », таких как более низкие температуры», — сказал аргоннский рентгенолог Сунгсик Ли. «Преобразование метана в метанол в мягких условиях может иметь важные применения и явиться прорывом в катализе».Метанол является ключевым сырьем для производства химикатов, некоторые из которых используются для производства таких продуктов, как пластмассы, фанера и краски.
Метанол также потенциально может быть топливом для транспортных средств или преобразован для производства высококачественного водорода для топливных элементов.Десятилетний интерес к поиску эффективных способов преобразования метана в метанол в последние годы стал еще сильнее благодаря изобилию метана, содержащегося в природном газе США.Однако текущий способ производства метанола из метана включает в себя многоступенчатый процесс, который не является ни эффективным, ни экономичным в малых масштабах.
В исследовании, опубликованном в Nature, исследователи разработали новый способ превращения метана в метанол с использованием родия и проверили эффективность родиевых катализаторов в различных условиях. Катализаторы, приготовленные с использованием относительно простых процедур, были использованы для лучшего превращения метана в метанол и уксусную кислоту с использованием кислорода (O2) и монооксида углерода (CO) в мягких условиях.«Прямое преобразование метана в жидкий метанол остается нерешенной проблемой в катализе», — сказал Ли. «Благодаря использованию различных средств тестирования, включая усовершенствованный источник фотонов Argonne, мы смогли по-новому взглянуть на атомную структуру этих благородных катализаторов, которые представляют собой атомно-дисперсные комплексы родия, а не наночастицы».В комментарии в Nature, основанном на исследовании, Айв Херманс, профессор химии Университета Висконсин-Мэдисон, отметил, что исследование «связывает гомогенную металлоорганическую химию … с твердофазным (гетерогенным) катализом и иллюстрирует важность этого метода. понимание катализаторов на атомном уровне ".
В исследовании группа исследователей предположила, что дальнейшие исследования и испытания позволят выявить механизм и пути реакций, которые будут определять дизайн нового катализатора конверсии метана.«Хотя наша работа все еще далека от коммерческого применения, она может вдохновить на направление исследований новых катализаторов превращения метана», — сказал Ли.Газета Nature озаглавлена «Мягкое окисление метана до метанола или уксусной кислоты на изолированных родиевых катализаторах на носителе». Усовершенствованный источник фотонов в Аргонне — это пользовательское учреждение Министерства энергетики США.
Исследование финансировалось программой Министерства энергетики США ARPA-E.