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“甲烷變甲醇”有望實現室溫下工業化生產

或從根本上改變天然氣使用方式

科技日報北京7月20日電 （實習記者張佳欣）美國斯坦福大學和比利時魯汶大學的一個研究團隊在最新一期的《科學》雜志上深入闡述了一種催化劑的分子機制甲烷泄露，利用這種機制有望開發出經濟的工業方法，在室溫下將甲烷轉化為甲醇，這或能從根本上改變世界使用天然氣的方式。

甲醇可以驅動新一代清潔燃料電池甲烷泄露，甲烷是天然氣的主要成分。若能將甲烷以一種經濟的方式轉化為甲醇，將比天然氣和純氫更容易儲存和運輸，也將大大減少甲烷的排放量汽油檢測儀，帶來顯著的環境效益。

新研究的轉化過程中，研究人員使用了名為“鐵沸石”的晶體。20世紀90年代，俄羅斯科學家用鐵制的合成沸石進行了一系列實驗。他們發現，室溫下，暴露于甲烷氣體中的多孔沸石可迅速產生甲醇，無須額外的熱量或能量。相比之下，傳統工藝中用甲烷制取甲醇需要1000℃高溫和極高的壓力。

然而，“要在實際操作中實現這一化學目標是極具挑戰性的甲烷泄露，因為甲烷在化學上是頑固的惰性物質。”斯坦福大學博士本杰明·斯奈德說。

此外，由于大多數鐵沸石很快就會失活，無法處理更多的甲烷，因此轉化過程會逐漸停止。在新研究中，為了提高鐵沸石的性能硫化氫報警器，研究人員利用先進的光譜學來探索最佳的沸石物理結構。

研究人員選擇了兩種鐵沸石，研究了鐵周圍晶格的物理結構。他們發現，晶體結構中孔洞的大小不同，反應性會有很大的不同。該團隊將沸石晶體鎖定在一個受約束的幾何形狀中，稱之為“籠子效應”。利用這種“籠子效應”，找到大小合適的孔洞，能夠重復激活40%的失活位點，從而實現催化循環。這是向工業化催化過程邁進的重大概念進步。

研究人員表示：“催化循環，即讓活性位點持續重新激活的這一過程，有朝一日可能讓我們從甲烷中持續、經濟地生產甲醇的目標得以實現。”

這一基礎性進展有助于闡明鐵沸石在室溫下生產甲醇的過程，但在這種過程實現工業化之前，還有很多工作要做。

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