0 53 изгледа Dalito.sk/ Схема на разделяне на кислорода при стайна температура Изображение: Институт по физическа химия Ярослав Хейровски AS CR

метана

Дял

Досега не е имало начин да се използва метан в химическото производство, така че той да се отплаща и икономически. Екип от чешки учени обаче пренаписа историята на физическата химия. Dalito.sk бе информирана за това от говорителката на Академията на науките на Чешката република Маркета Ружичкова.

Екип от учени от Института по физическа химия на Й. Хейровски към Академията на науките на Чешката република създаде и описа нови, уникални реакционни центрове, които могат да активират кислорода по непознат досега начин - да го разделят. И след това го използвайте за окисляване на метан до метанол. Зеолитът играе решаваща роля тук.

„Зеолитът е просто перфориран кварц и неговата уникалност се крие във факта, че атомите на силиций и кислород образуват взаимосвързана структура от канали и кухини, в които могат да се поберат по-малки молекули. Когато в каналите присъстват реакционни центрове, зеолитите се превръщат в идеален материал за използване при катализа “, обяснява той. Jiří Dědeček, ръководител на научния екип от Института по физическа химия на J. Heyrovsky на ASCR.

Заедно с Edyta Tabor и Štěpán Sklenák, той активно участва в използването на зеолити за катализа на редокс реакции. И един от тях е превръщането на метана в метанол. Поради ниската реактивност на метана, в момента той е едно от най-големите предизвикателства в областта на хетерогенната катализа и привлича огромно внимание.

Защо е важно и трудно да си набавим метанол

Метанолът предлага много широко приложение като суровина за химическо производство или като алтернативно гориво. Получаването му от метан обаче досега не е било изгодно. Метанът е основният компонент на природния газ и следователно е евтин и лесно достъпен. За съжаление все още се използва главно като гориво. Освен това транспортирането и съхранението на газ е много по-сложно, отколкото в случая на нефт.

Превръщането на метана в течни продукти и използването му в химическото производство засега е възможно само чрез косвени, енергийни, технологични и икономически много взискателни процеси. Крайната цена на крайния продукт, напр. тогава метанолът обикновено е неприемлив.

Екипът на Йиржи Дедечек обаче откри катализатор в зеолит, който може да превърне метана директно в метанол, използвайки молекулярен кислород със задоволителна ефективност. „Директното окисляване на метан до метанол от молекулен кислород е начин за значително намаляване на разходите за производство на метанол и ни доближава до получаването на технологии за производство на по-евтини горива, както и на много други продукти, използваеми в промишлеността“, казва Jiří Dědeček.

Стайната температура е достатъчна, пара не е необходима

Активирането на кислорода - неговото разцепване - се осигурява от два катиона на преходния метал (например желязо) един срещу друг, но значително по-отдалечени, отколкото в ензимите (на разстояние около 7 десет милионни от милиметъра). Заедно те могат да разрушат молекула кислород, дори при стайна температура. Тази уникална система е успешно използвана за създаване на системи за окисление на метан до метанол като възможна основа за метановата технология.

Jiří Dědeček, Edyta Tabor и Štěpán Sklenák получиха наградата Česká hlava в категорията на изобретението за създаване и описание на структурата и реактивността на нови, уникални типове реакционни катионни центрове на преходни метали в матрица на зеолит и тяхното използване при окислението от метан до метанол.

„В допълнение към способността да разделя молекулния кислород и да окислява метана до метанол дори при стайна температура, новият метод има още едно уникално свойство“, посочва Йиржи Дедечек.

"Метанолът, образуван от окисляването на метана, също се освобождава спонтанно в газовата фаза при стайна температура. Това е много значително предимство пред други катализатори, способни селективно да окисляват метана с молекулярен кислород, където също така е необходимо да се прилагат водни пари за освобождаване на метанол. Тогава това води до унищожаване на активните центрове и в резултат на това до тяхната ниска активност, че те са неизползваеми на практика ", добавя Йиржи Дедечек.