중국과학원 상하이도자기연구소 왕웬중(Wang Wenzhong) 연구원팀이 메탄의 광촉매 전환 연구에 새로운 진전을 이뤘다. 관련 연구 결과가 최근 '네이처(Nature)'에 게재됐다. 커뮤니케이션즈'를 통해 중국 발명 특허를 출원했다.

메탄의 선택적 활성화와 방향전환은 전 세계적인 문제로 촉매는 물론 화학 분야에서도 '성배'로 알려져 있다. 메탄의 전환은 일반적으로 간접적인 방법을 사용합니다. 고온에서 수증기 개질을 통해 메탄을 합성 가스로 전환한 다음 Fischer-Tropsch 합성을 통해 다중 탄소 기본 화학 물질을 얻거나 합성 가스에서 메탄올을 제조하여 다른 화학 물질을 생산합니다. 이러한 전환 경로는 길고 에너지 소비가 높으며 많은 양의 이산화탄소를 배출하며 환경 부하를 가져올 뿐만 아니라 전체 탄소의 절반 미만을 사용합니다. 따라서 과학자들은 메탄을 직접적으로 전환하고 활용하는 방법을 모색해 왔습니다.

연구진에 따르면 광촉매 직접 변환은 전통적인 열역학적 평형의 제약을 깨고 저온 및 상압에서 메탄 변환이 일어날 수 있게 해준다. 그들은 메탄을 에탄올로 직접 광촉매 전환할 수 있도록 구리 변성 질화탄소 물질을 설계하고 준비했으며 이 과정의 메커니즘에 대한 심층적인 연구를 수행했습니다.

연구진은 활성 산소종의 생성과 메탄의 흡착 및 활성화라는 두 가지 관점에서 시작하여 질화탄소 물질의 규칙적인 공동에서 구리를 변형시켜 수산기 라디칼의 현장 산화를 달성했을 뿐만 아니라 , 또한 메탄 C-H 결합의 활성화와 반응성이 높은 중간종의 안정화를 촉진합니다. 이 물질은 우수한 광촉매 메탄 전환 성능을 보여줍니다. 심층 연구에 따르면 자유 라디칼 메커니즘 외에도 물질의 구리 종이 이웃 탄소 원자와 시너지 효과를 나타내어 전환 과정이 메탄-메탄올-에탄올을 따라 진행됩니다. 길.

이 연구는 온화한 조건에서 메탄을 액체 연료로 직접 전환하는 새로운 전략을 제안하여 다중 탄소 생성물의 형성 메커니즘에 대한 이해를 높이는 데 도움이 됩니다.