清潔能源利用重大突破:科學家實現甲烷的選擇性轉化

新華社武漢2月21日電(記者譚元斌)中國科研人員領銜的國際科研團隊攻克了甲烷的選擇性氧化這一催化研究中的世界性難題。利用新開發的催化劑，該團隊實現了氧氣條件下將甲烷選擇性氧化為甲醇和乙酸。這一研究對於甲烷的轉化利用有著十分重要的價值。

記者21日從中國科學院精密測量科學與技術創新研究院獲悉，該院徐君研究員、鄧風研究員、齊國棟副研究員等科研團隊成員聯合英國卡迪夫大學格雷厄姆·哈欽斯教授等合作者，開發了金(Au)負載的ZSM-5沸石分子篩(Au/ZSM-5)催化劑，並利用該催化劑實現了甲烷在溫和條件下的選擇性氧化。

據齊國棟介紹，甲烷廣泛分佈於天然氣、葉岩氣、煤層氣、甲烷水合物等之中，是最清潔、最豐富的天然碳資源。由於甲烷的儲藏地區往往十分偏遠，因此在開採現場將甲烷轉化為可運輸的含氧化合物對甲烷的高效利用具有重大意義。因甲烷的化學鍵能較大，通常需要高溫高壓的苛刻條件才能將其轉化。工業上採用的辦法是先將甲烷轉化為一氧化碳和氫氣組成的合成氣，再轉化為高附加值的產物。這一過程不僅能耗極高，而且容易出現二氧化碳等副產品。如何在溫和條件下直接將甲烷催化氧化為高附加值的化學品，是化學界一道備受關注的世界性難題。

據悉，利用Au/ZSM-5催化劑，可在120攝氏度至240攝氏度的溫度範圍內，通過氧氣將甲烷選擇性氧化生成高附加值化學品甲醇和乙酸。該團隊對催化反應過程進行了深入研究，闡明了甲烷的轉化反應機制。相關研究成果近日已線上發表於國際學術期刊《自然·催化》。