Science：97%, 甲烷高选择性直接制甲醇！

甲烷作为一种温室气体，在天然气中广泛存在。如何将这种大量的温室气体转化为易于储存和运输的液体燃料，仍然是一个重要挑战！

目前工业上采用的方法使先通过高温高压将甲烷转化为合成气，然后制备液态甲醇和碳氢化合物。这种工艺能耗较大，成本偏高，大规模生产还可行，而对于一些局部的小范围使用就无法承受。

 

图1. 甲烷转化为甲醇的常用方法

 

因此，寻找一种新途径，在油气站点等小规模应用上实现高选择性、低成本的将甲烷直接转化为甲醇，显得尤为重要。

 

有鉴于此，Sushkevich等人报道了一种逐级路径，利用含铜位点的沸石为催化剂，基于水的部分氧化，使甲烷以97%的高选择性无氧氧化直接制甲醇！

在673K的氦气中活化之后，催化剂持续暴露于7 bar甲烷气体中和473K的水中，在此条件下，甲醇产量为0.204mol/mol Cu inzeolite。

 

图2. 实验数据

 

同位素标记证明，水是氧气的来源，起到再生沸石活性中心的作用，并极大地阻碍了甲醇的解析。基于原位XAS以及红外光谱和DFT计算，研究人员提出了一下机理：甲烷在Cu^II氧化活性中心被氧化，然后被Cu^I被水氧化生成Cu^II，同时产生氢气。

 

图3. 催化机理

 

这种方法简便、廉价，可在气井处现场使用，即将多余的甲烷气体变成容易储存和运输的液体甲醇，又为解决甲烷温室效应提供了新方法！

本文主要参考以下所列文献，图文和视频仅用于对相关科学作品的介绍、评论以及课堂教学或科学研究，不得作为商业用途。如有任何版权问题，请随时与我们联系！

Vitaly L. Sushkevich, JeroenA. van Bokhoven et al. Selective anaerobic oxidation of methane enables direct synthesis ofmethanol. Science 2017, 356, 523-527.