0 53 переглядів Dalito.sk/Схема розщеплення кисню при кімнатній температурі Зображення: Інститут фізичної хімії Ярослава Гейровського AS CR

вчені

Поділіться

Дотепер не було способу використовувати метан у хімічному виробництві, щоб він економічно окупився. Однак команда чеських учених переписала історію фізичної хімії. Про це Dalito.sk повідомила прес-секретар Академії наук Чехії Маркета Рожичкова.

Група вчених з Інституту фізичної хімії імені Й. Гейровського Академії наук Чехії створила і описала нові, унікальні реакційні центри, які можуть активувати кисень досі невідомим способом - розщеплювати його. А потім використовувати його для окислення метану до метанолу. Цеоліт відіграє тут вирішальну роль.

"Цеоліт - це просто перфорований кварц, і його унікальність полягає в тому, що атоми кремнію та кисню утворюють взаємопов'язану структуру каналів і порожнин, в які можуть поміститися менші молекули. Коли реакційні центри присутні в каналах, цеоліти стають ідеальним матеріалом для використання в каталізі », - пояснює він. Іржі Дедечек, керівник наукової групи з Інституту фізичної хімії ім.

Разом з Едітою Табором та Штепаном Скленаком він активно бере участь у використанні цеолітів для каталізу окисно-відновних реакцій. І одна з них - це перетворення метану в метанол. Через низьку реакційну здатність метану на сьогодні це одна з найбільших проблем у галузі гетерогенного каталізу і привертає величезну увагу.

Чому важливо і важко отримувати метанол

Метанол пропонує дуже широке використання в якості сировини для хімічного виробництва або альтернативного палива. Однак отримання його з метану поки що не було вигідним. Метан є основною складовою частиною природного газу, а тому дешевий та легкодоступний. На жаль, він все ще використовується переважно як паливо. Крім того, транспортування та зберігання газу набагато складніше, ніж у випадку з нафтою.

Перетворення метану в рідкі продукти та його використання у хімічному виробництві поки можливе лише за допомогою непрямих, енергетичних, технологічно та економічно дуже складних процесів. Кінцева ціна кінцевого продукту, напр. тоді метанол загалом неприйнятний.

Однак команда Іржі Дедечека виявила каталізатор у цеоліті, який може перетворювати метан безпосередньо в метанол, використовуючи молекулярний кисень із задовільною ефективністю. "Пряме окислення метану до метанолу за допомогою молекулярного кисню - це спосіб значно знизити вартість виробництва метанолу та наближає нас до отримання технологій виробництва дешевшого палива, а також багатьох інших промислово придатних продуктів", - говорить Іржи Дедечек.

Кімнатної температури досить, пар не потрібен

Активація кисню - його розщеплення - забезпечується двома катіонами перехідного металу (наприклад, заліза), що стоять навпроти один одного, але значно далі, ніж у ферментах (на відстані близько 7 десяти мільйонних міліметрів). Разом вони можуть розірвати молекулу кисню навіть при кімнатній температурі. Ця унікальна система була успішно використана для створення систем для окислення метану до метанолу як можливої ​​основи технології метану.

Йіржі Дедечек, Едіта Табор та Штепан Скленак отримали нагороду Чеська глава в категорії винаходу за створення та опис структури та реакційної здатності нових, унікальних типів реакційних катіонних центрів перехідних металів у цеолітовій матриці та їх використання при окисленні метан до метанолу.

"На додаток до здатності розщеплювати молекулярний кисень і окислювати метан до метанолу навіть при кімнатній температурі, новий метод має ще одну унікальну властивість", - зазначає Іржі Дедечек.

"Метанол, що утворюється в результаті окислення метану, також спонтанно виділяється в газову фазу при кімнатній температурі. Це дуже значна перевага перед іншими каталізаторами, здатними до селективного окислення метану молекулярним киснем, де також необхідно застосовувати водяну пару для виділення метанолу. Потім це призводить до руйнування активних центрів і, як наслідок, до їх низької активності, через що вони є непридатними на практиці ", - додає Іржі Дедечек.