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甲烷转化:科研团队开发廉价稀土催化剂替代贵金属
2018年07月30日 发布 分类:行业要闻 点击量:3207
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7月27日,上海科技大学对外发布,该物质科学与技术学院左智伟科研团队开发了一种廉价、高效的铈基催化剂和醇催化剂的协同催化体系,使得甲烷可以在光的照射下转化成高附加值的化工产品。该技术有望代替传统高温高压的贵金属催化体系,为甲烷开发利用提供崭新和更加经济、环保的解决方案。

 

 

 

天然气是最具经济价值的重要自然资源之一,如果实现直接化学转化,不仅可以实现高附加值利用,还能避免天然气运输所带来的高额费用和污染。甲烷作为天然气的主要成分,是有机化学中最简单的化合物,但也是最难被活化的分子。甲烷直接活化的探索,是有机化学研究领域公认的“圣杯”。左智伟教授介绍说,目前国际上常用的高效催化剂一般需要使用稀有且昂贵的贵金属(铂、钯等),同时往往需要高温高压的反应条件,考虑到规模性和经济性,这种方法很难实际应用到工业中。

 

光促氧化还原催化是一项新兴的催化技术,但用光能在室温下活化甲烷,此前尚未有人尝试。凭着直觉和勇气,左智伟团队大胆尝试了这一催化技术,并选取了铈这一在有机光化学中很少使用的材料作为催化剂。

 

左智伟介绍,该催化剂组合的最大优点是充分注重反应全过程的经济性。第一,反应条件只需室温,无需加热或冷凝;第二,三氯乙醇是常见的化工原料,作为催化剂获取很方便;第三,铈在我国稀土资源中占比接近50%,三氯化铈每吨价格约1.8万元,相当于传统铂、钯等贵金属催化剂价格的万分之一。

 

实验显示,在极其普通的三氯乙醇的协同作用下,廉价稀土金属铈能发挥出与稀有的贵金属相媲美的甲烷催化效果。团队成功地使用商品化LED光源作为反应能量来源,在室温条件下,顺利实现了高选择性的甲烷到高附加值产物的转化。据介绍,该种催化剂非常易得,且市售价格不到铂类催化剂价格的万分之一,为规模性应用奠定了优势。2017年底,上科大和相关药业公司签订了一个关于铈催化氧化反应的合作转让协议,目前已经具备百公斤级别的生产条件。

 

参考来源:新华网


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