蓋世汽車(chē)訊 據(jù)外媒報(bào)道，一組研究人員成功地利用銅等輕而分散的過(guò)渡金屬，將甲烷轉(zhuǎn)化為甲醇，這一過(guò)程被稱為光氧化（photo-oxidation）。據(jù)稱這是迄今在環(huán)境溫度和壓力（分別為25°C和1 bar）下將甲烷氣體轉(zhuǎn)化為液體燃料的最佳反應(yīng)。

在利用天然氣生產(chǎn)汽油和柴油替代燃料的道路上，這項(xiàng)研究邁出了重要一步。天然氣被視為一種化石燃料，比起其他同類(lèi)液體燃料，將其轉(zhuǎn)化為甲醇所排放的二氧化碳（CO2）更少。此外，從大氣中捕集甲烷，對(duì)于減輕氣候變暖趨勢(shì)至關(guān)重要。

此項(xiàng)研究中使用的光催化劑是一項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新。圣卡洛斯聯(lián)邦大學(xué)（UFSCar）的 Ivo Freitas Teixeira教授表示：“我們的研究團(tuán)隊(duì)取得了重大創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了單階段氧化甲烷。在化學(xué)工業(yè)中，這種轉(zhuǎn)化過(guò)程要在非常高的溫度和壓力條件下，至少通過(guò)兩個(gè)階段來(lái)生產(chǎn)氫和二氧化碳。我們成功地在溫和條件下獲得甲醇，同時(shí)消耗更少的能源，這是向前邁出的一大步。”

研究人員表示，未來(lái)有望利用太陽(yáng)能進(jìn)行這一轉(zhuǎn)換過(guò)程，并可能進(jìn)一步減少環(huán)境影響。

光催化劑

在實(shí)驗(yàn)室里，為了生產(chǎn)活性可見(jiàn)光催化劑，研究人員利用非貴金屬或儲(chǔ)量豐富的過(guò)渡金屬，特別是銅，以聚七嗪酰亞胺（PHI）的形式合成了結(jié)晶氮化碳。然后，將光催化劑用于以過(guò)氧化氫為引發(fā)劑的甲烷氧化反應(yīng)。銅-PHI催化劑產(chǎn)生大量含氧液體產(chǎn)物，特別是甲醇（每克物質(zhì)2900微摩爾，或四小時(shí)內(nèi)µmol.g-1）。

Teixeira表示：“我們發(fā)現(xiàn)了最好的催化劑和化學(xué)反應(yīng)必需的其他條件，比如使用大量的水和少量過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫是一種氧化劑。研究人員下一步將深入了解材料中的活性銅位置，及其在反應(yīng)中的作用。我們還計(jì)劃在反應(yīng)過(guò)程中直接使用氧氣來(lái)生成過(guò)氧化氫。如果成功的話，這一過(guò)程會(huì)變得更加安全和經(jīng)濟(jì)可行。”

該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)探討另一個(gè)與銅有關(guān)的問(wèn)題。Teixeira表示：“我們使用分散的銅。現(xiàn)在，我們知道，我們處理的是原子團(tuán)。”

在這項(xiàng)研究中，研究人員使用的是純甲烷。未來(lái)，可能利用生物質(zhì)等可再生能源來(lái)提取氣體。研究人員表示，利用光催化劑將甲烷轉(zhuǎn)化為液體燃料，這一新策略還未實(shí)現(xiàn)商用，但其在近期內(nèi)的潛力是巨大的。