美研究人员研发出新的甲烷制烯烃催化剂
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意风 于 2010年10月26日 21:29 发表
将天然气(甲烷)直接转化成有价值的化学品和液体燃料是一项工业挑战。而美国Siluria技术公司的催化剂开发人员称,他们已经解决了这个问题。

低成本和有效的甲烷制取液体化学品方法可以让化学工业从依赖石油中解脱出来。但是,断开甲烷分子中与碳原子相连的四个氢原子中的任何一个都需要消耗很多能量,而且这个过程往往容易失控,从而破坏整个气体分子。
化学家们纷纷开展研究试图解开甲烷的化学潜力。Catalytica催化设计公司花费五年时间、耗资1000万美元开发出一套复杂的催化剂体系及甲烷制甲醇工艺,但该工艺成本过于昂贵。到2008年,陶氏(Dow)化学公司投入超过640万美元,由美国西北大学和英国卡迪夫大学开展甲烷活性研究,然而也未能最终解决问题。
Siluria公司的解决方法是采用一种有效的催化剂来将甲烷转化成乙烯。他们的重点是一种约900纳米长、直径仅有9个纳米的病毒。在适当的条件下,这种病毒接触到金属或其他元素,就可以作为一个小的纳米线形成模板。Siluria公司通过使这种病毒蛋白质外壳产生突变(其表面可以引导纳米线的形成),选择引入模板的元素比例,然后控制工艺的时间和条件,可以产生无数潜在的催化剂。为了检测甲烷活化催化剂的效用,Siluria公司对这些催化剂进行了筛选。
Siluria公司的这一方法最初是由麻省理工学院生物工程学家Angela Belcher发明的。该方法在2008年引入到Siluria公司。今年夏天Siluria公司确定了一种可商业化应用的纳米线催化剂,这种纳米线催化剂活化甲烷所需温度比现有的催化剂(800-900℃之间)要低两三百度。这种相对温和的温度条件有两点优势:不仅可以防止甲烷燃烧起来,而且也意味着由此产生的甲基自由基更有可能停留在其他甲基自由基群的纳米线表面,然后相互反应来形成乙烯,而不是从纳米线脱离参与其他反应(包括降解所得到的乙烯产品)。
该公司期望利用融资能够在明年进行中试,在实验室规模的反应器通过连续运行数千小时加以验证,随后在不到五年的时间内建设商业化示范工厂。另一方面,也有专家指出了该公司还需要进一步解决催化剂的选择性问题。