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大连化物所“甲烷高效转化”结果能否放大

已有 3937 次阅读 2014-5-16 09:57 |个人分类:科研笔记|系统分类:科研笔记| 甲烷, 天然气, 大连化物所

新闻报道见此:


http://www.cas.cn/xw/cmsm/201405/t20140513_4118737.shtml


《Science》编辑的总结:

EDITOR'S SUMMARY


Upgrading Methane Sans Oxygen

Direct routes to converting methane to higher hydrocarbons can allow natural gas to be used to provide chemical feedstocks. However, the reaction conditions needed to activate the strong C-H bond tend to overoxidize the products. Guo et al. (p. 616) report a high-temperature nonoxidative route that exposes methane to isolated iron sites on a silica catalyst. Methyl radicals were generated and coupled in the gas phase to form ethylene and aromatics along with hydrogen. The isolation of the active sites avoided surface reactions between the radicals that would deposit solid carbon.

补充材料有对催化剂合成和反应的描述:


http://www.sciencemag.org/content/suppl/2014/05/07/344.6184.616.DC1/Guo.SM.pdf

 

文章让人很兴奋,如果这个技术真的产业化了,对天然气的利用绝对是革命性的突破。但是冷静下来可以想到这么好的技术或许不会先发paper,所以不禁还是有些疑问,这些疑问是:


一、只要催化剂中没有成簇的金属,就可以防止积碳?实际情况不是如此。现在在线测量甲烷氢同位素的方法是把甲烷在1350摄氏度(比这篇文章的反应温度高之有限)的活性炭上彻底分解为氢气和碳;而活性炭是担载在氧化铝上面,这个反应并不需要金属催化。


二、乙烯是个热力学很不稳定的物质,高温下远远比甲烷容易分解为石墨和氢气,而且乙烯更容易和自由基反应。感觉上乙烯应该是浓度很低的暂态产物,但是产物中乙烯浓度很高。补充材料页5中把乙烷作为中间体,而产物中并没有乙烷的选择性,很让人费解。这些结果无论从热力学还是动力学上都不好理解。


三、如果产物中有少量积碳,如何能够定量。


所以目前对这个潜在技术至多只能谨慎乐观,如果能走到中试,或许会回答上面问题。



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