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2020-01-13
??《科學(xué)》近日在線刊登浙江大學(xué)團(tuán)隊的科研成果。研究團(tuán)隊經(jīng)過3年多的集中攻關(guān)，通過多相催化劑體系，在70℃的溫和條件中將甲烷高效率轉(zhuǎn)化為甲醇，轉(zhuǎn)化率為17.3%，甲醇選擇性達(dá)到92%，為當(dāng)前的最高水平。
誰也不曾想到，這項研究居然是從羊圈中找到的靈感。
浙江大學(xué)教授肖豐收和研究員王亮團(tuán)隊，從如何鎖住“頑皮”的雙氧水角度出發(fā)開展研究。他們想到農(nóng)村中的羊圈，通過圍欄讓羊群無法跑走?！昂尾辉囋囋诜磻?yīng)中也加一個圍欄，圈住雙氧水。”肖豐收說就是憑借這個靈光一現(xiàn)，他們便著手實驗，結(jié)果很快就成功了。
“我們用長鏈烷烴來做‘分子圍欄’，這樣親水的過氧化氫被圍在了催化劑里，無法擴(kuò)散出去?！蓖趿两榻B，而氫氣、氧氣和甲烷卻依然能夠進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，同時甲醇生成后能很快跑出來，不會和甲烷競爭反應(yīng)。
就是這么一層“分子圍欄”，在實驗中將雙氧水的富集濃度提升至10000倍，讓甲烷氧化反應(yīng)加快進(jìn)行。
而在催化劑的設(shè)計上，研究人員用沸石分子篩緊緊地裹住金屬納米顆粒催化中心，就像蛋清裹住蛋黃一樣，從而把金屬催化中心穩(wěn)固在當(dāng)中，不會再跑來跑去聚集在一起了。
科研人員將催化活性納米顆粒嵌入沸石分子篩，讓催化劑更加穩(wěn)定，從而可以將效率發(fā)揮到最大。除了高效外，這個催化劑在制備中更綠色，不會產(chǎn)生污染，而傳統(tǒng)的水熱方式合成中，有些分子篩每合成1噸甲醇甚至?xí)a(chǎn)生100噸廢水。（崔雪芹）
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