中國科學院深圳先進技術研究院的電催化甲烷氧化轉化制酸和酮技術取得進展

近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫工所納米調控與生物力學研究中心在電催化甲烷氧化轉化研究方面獲得進展。相關成果以“利用ZrO2NiCo2O4準固溶體納米線作為電催化陽極催化劑進行甲烷氧化生成酸和酮”為題，發表于催化領域期刊《應用催化B-環境》(Applied Catalysis B：Environmental)。

甲烷氣體作為低二氧化碳釋放的燃料備受關注，但其溫室效應是二氧化碳的30倍，在開采運輸過程中的泄漏會導致一系列環境問題及氣候變化。因此，將甲烷轉化成液態燃料進行存儲及運輸，可較好解決上述問題。

目前，研究者針對甲烷氧化轉化的工作進行了大量的研究，但多種轉化手段需要的條件都相對苛刻，比如需要高溫高壓反應、利用貴金屬催化劑等。而電化學催化轉化過程可在常溫下進行，且具備長時間連續反應的潛力，有利于產業化轉化生產。

該研究團隊成功研發出一種新型ZrO2NiCo2O4準固溶體陽極催化劑，并利用該催化劑實現了甲烷電催化轉化生成丙酸和丙酮等，反應20 h后，甲烷轉化效率達到47.5%。該ZrO2NiCo2O4催化劑中，NiCo2O4作為甲烷氧化轉化的主要催化成分，利用Ni原子較高的催化活性實現了甲烷的快速氧化，使得正丙醇和異丙醇成為初步的中間產物。隨著反應時間的延長，正丙醇和異丙醇進一步被氧化成丙酸和丙酮，為該甲烷氧化過程的最終產物，經過20 h反應后的丙酸收率為1 173 μmol(g·h)。