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可燃冰绿色可持续利用研究获进展 环球快资讯

时间:2023-03-30 14:52:13       来源:今日科学


(资料图片)

本报讯(记者王敏)中国科学技术大学教授熊宇杰、龙冉研究团队开发了一种绿色高效的光催化甲烷卤化技术,在仅利用光照、甲烷和海水的条件下进行卤代甲烷合成,进而以串联反应实现了甲醇和药物中间体的高效合成。相关研究成果日前发表于《自然-通讯》。

可燃冰是一种重要的储备能源,试采可燃冰的产品中99.5%是甲烷。据推断,在我国南海可燃冰的储量至少达800亿吨石油当量。目前可燃冰开采技术中的减压开采法,在可燃冰减压过程中会导致可燃冰气化,对甲烷气体的储存和运输是一大考验。如能利用海上条件,将甲烷转化为高附加值的液态产品,将为可燃冰利用提供技术参考。

卤代甲烷作为一种多功能的平台分子,广泛应用于甲醇、乙酸、丙烯等高附加值化学品和燃料的生产。然而,目前卤代甲烷的合成通常涉及氯气、溴化氢等腐蚀性原料和苛刻的反应条件,不仅需要复杂的工艺和巨大的能量消耗,而且对环境具有潜在威胁。

该研究团队设计了一种铜掺杂的二氧化钛催化材料,以绿色且易得的碱金属卤化物为卤素源,在光照下实现了卤代甲烷的高效合成,生成速率达1毫摩尔每克每小时。该方法可以利用海上的光照和海水条件,将甲烷高效地转化为氯代甲烷,证实了光催化甲烷氯化技术在可燃冰利用方面的可行性。

在此基础上,研究团队设计了一种串联反应装置,实现了以甲烷为原料的甲醇和药物中间体合成。该工作为甲烷的高附加值转化和可燃冰的开采利用提供了全新视角。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-023-36977-0

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