中國科學院成功實現甲烷高效轉化生產乙烯等化學品

簡 訊

中國科學院成功實現甲烷高效轉化生產乙烯等化學品

中國科學院大連化學物理研究所的一個研究團隊基于“納米限域催化”新概念，創造性地構建了硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑，成功實現了甲烷在無氧條件下的選擇活化，一步高效生產乙烯、芳烴和氫氣等高價值化學品。相關成果發表在2014年5月9日出版的《Science》雜志上。同時，已在美國、俄羅斯、日本、歐洲和中東等國家和地區申請相關專利。

該研究團隊在二十多年甲烷催化轉化研究基礎上，將具有高催化活性的單中心低價鐵原子通過兩個碳原子和一個硅原子鑲嵌在氧化硅或碳化硅晶格中，形成高溫穩定的催化活性中心；甲烷分子在配位不飽和的單鐵中心上催化活化脫氫，獲得表面吸附態的甲基物種，進一步從催化劑表面脫附形成高活性的甲基自由基，在氣相中經自由基偶聯反應生成乙烯和其它高碳芳烴分子，如苯和萘等。當反應溫度為1 090 ℃，每克催化劑上甲烷的流量為21 Lh時，甲烷的單程轉化率高達48.1%，生成產物乙烯、苯和萘的選擇性大于99%，其中生產乙烯的選擇性為48.4%。在測試的60 h內，催化劑保持了極好的穩定性。與天然氣轉化的傳統路線相比，該研究徹底摒棄了高耗能的合成氣制備過程，大大縮短了工藝路線，反應過程實現了二氧化碳的零排放，碳原子利用效率達到100%。

業內人士評價稱，該“納米限域催化”新理論的具體應用，為甲烷催化選擇轉化基礎研究提供了新的思路，使甲烷直接轉化研究邁出嶄新的一步，可能成為未來產業界關注的焦點。目前，國內外的多家能源和化學公司都對這一產業變革性技術表現出極大的興趣。

[中國石化有機原料科技情報中心站供稿]