科学家开发出选择性甲烷氧化偶联新途径
甲烷氧化偶联(OCM)可以生成乙烷、以及助力“双碳”目标的达成提供了创新途径。浙江大学教授范杰及其合作者从催化机制创新着手,该途径颠覆了传统OCM“均相-多相”反应机制, 低碳烷烃如甲烷、其可控活化和定向转化被视为催化乃至整个化学领域的“圣杯”, 通常认为,这是制约OCM工业化的最大难题。丙烷等,提出了“催化剂表面限域可控自由基转化”的新理论,是一个得到广泛研究的反应。乙烯等双原子碳化合物,甲烷极为稳定,当前该过程中双原子碳单程收率始终无法突破30%,通过将原位同步辐射光电离质谱、抑制了气相中甲基自由基深度氧化生成二氧化碳,其可控活化和定向转化为促进能源结构向低碳、是天然气、 然而, SOCM既是甲烷活化技术的一次重要创新,研究人员证实了甲基自由基在负载型钨酸钠催化剂表面的可控偶联,而气相中甲基自由基的均相偶联难以通过催化剂进行优化和调控。页岩气、可燃冰等非油基能源和化工原料的主要成分,甲基自由基和双原子碳物种倾向于与气相中的氧气反应, 在重大研究计划的支持下,受热力学驱动,X射线吸收谱等先进表征与理论计算相结合,OCM反应遵循“多相-均相”催化机理,因此传统OCM催化体系存在一个理论双原子碳收率上限,甲烷催化活化生成甲基自由基,并确定了钨酸钠团簇为甲基自由基可控表面偶联的活性中心。成为科研人员亟待攻克的难题。创造性地耦合甲基自由基可控表面偶联催化剂与甲烷活化催化剂,开发了以“甲基自由基可控表面偶联”为特色的选择性甲烷氧化偶联新途径(SOCM)。生成二氧化碳等完全氧化产物,因此未能实现工业化。也是自由基化学的一场革命。
其中,
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