Другая причина этого расточительного подхода к метану состоит в том, что в настоящее время не достаточно прибыльное преобразовать газ в метанол в жидкой форме, которую легче транспортировать и более реактивный. В промышленных масштабах это преобразование в настоящее время выполняется, используя косвенный, тщательно продуманный и энергоемкий метод, который включает производство синтетического газа как промежуточный шаг.Материал мечтаний многих химиков«Многие химики рассматривают легкое, прямое преобразование метана в метанол как реакция мечты», говорит ван Бокховен. Он и его команда продемонстрировали новый подход к этому в недавнем исследовании.
Мир промышленности также очень интересуется лучшим использованием этого богатого, недорогого сырья, говорит исследователь катализа. Возрастающее глобальное производство сланцевого газа приводит к выпуску еще больших объемов метана.В теоретическом смысле, по крайней мере, уже возможно преобразовать метан в метанол.
Это достигнуто, используя прозрачные, содержащие медь кремниевые алюминиевые соединения (цеолиты) в качестве катализаторов. Включенный процесс цикличен и проводится при различных температурах: активация катализатора требует очень высоких температур, часто до 450 градусов Цельсия.
Однако фактическая реакция между метаном и кислородом, чтобы сформировать метанол не может быть выполнена при температурах значительно выше, чем 200 градусов, поскольку иначе любой сформированный метанол немедленно сжег бы. Сосуд с реагентом должен поэтому быть нагрет и неоднократно охлаждаться, который является, почему этот подход никогда не делал его из научно-исследовательской лаборатории и в промышленность.Высокое давление вместо высоких температурОднако ван Бокховен и его коллеги теперь продемонстрировали, что этот цикл реакции может также произойти при постоянной температуре 200 градусов.
Они достигли этого через умную уловку, используя метан при намного более высоком давлении: 36 баров вместо под 1 баром, как ранее используется. «Работа при постоянной температуре делает это намного более легким процессом, чтобы осуществить в промышленности», говорит Патрик Томкинс, Основной студент в группе ван Бокховена und первый автор текущего исследования.Посредством анализа, используя Рентгеновскую абсорбционную спектроскопию, исследователи также смогли показать, что на атомном уровне катализируемая реакция в новом low-temperature/high-pressure методе не происходит в том же самом положении, как это сделало в существующем высокотемпературном методе. «В результате высокого давления различные активные центры используются в медных цеолитах», говорит ван Бокховен.Новый подход еще не подходит для прямого применения в промышленности, ван Бокховен ясно дает понять, поскольку урожай еще не достаточен в промышленных целях. Однако подход открывает новый диапазон возможностей. «В прошлом ученые катализа сосредоточили свое исследование в области медных цеолитов для этой реакции, потому что это самый успешный выбор в высокотемпературном методе.
Мы также использовали эти медные цеолиты для текущего исследования».Однако, поскольку метод с высоким давлением катализируется по-другому на атомном уровне, теперь стоит исследовать различные катализаторы, включая тех, которых не рассмотрели вообще до сих пор, говорит ван Бокховен.
Они могли бы еще лучше подходить для метода с высоким давлением. Это точно, что исследователь катализа и его коллеги продолжат работать в их будущем исследовании, в целях развития их собственного легкого, прямого и эффективного процесса для преобразования метана в метанол – мечта осуществляется и для научного сообщества и для мира промышленности.