甲烷的聚合物生产潜力：绿色化学的潜力

来自 实验室仪器网

MIT的化学工程师开发出一种催化剂，可以将甲烷转化为有用的聚合物。这项研究发表在《自然催化》杂志上，为减少温室气体排放提供了一种潜在的方法。

尽管甲烷的储量不如二氧化碳丰富，但由于其分子结构，它能吸收大气中更多的热量，成为全球变暖的重要因素。如何处理甲烷一直是一个难题。甲烷是碳的来源之一，我们希望既不让其进入大气，又能将其转化为有用的东西。

新型催化剂在常温常压下发挥作用，使其在发电厂、畜牧场等甲烷生产设施中使用更加实用、经济高效。甲烷是由产甲烷菌产生的，这种细菌通常存在于垃圾填埋场、沼泽和其他生物质腐烂的地区。虽然甲烷主要由农业生产，但它也是天然气运输、储存和燃烧的副产品，导致全球气温上升约 15%。

从分子层面来看，甲烷由一个碳原子和四个氢原子组成。理论上，这种分子可以用作生产聚合物等有用产品的基础材料。然而，将甲烷转化为其他化合物一直具有挑战性，因为反应通常需要高温和高压。

研究团队发明了一种由天然酶和沸石组成的混合催化剂，无需输入能量即可完成甲烷转化。此前的研究表明，沸石是一种廉价、储量丰富的矿物，与粘土类似，可用于加速甲烷转化为二氧化碳。

本研究使用了一种称为铁改性铝硅酸盐的沸石和一种称为醇氧化酶的酶。植物、真菌和细菌利用这种酶来氧化醇。这种混合催化剂帮助沸石将甲烷转化为甲醇，然后甲醇在酶的作用下转化为甲醛。该反应产生过氧化氢，过氧化氢被送回沸石，为甲烷转化为甲醇的过程提供氧气。

这一系列反应不需要高压，因为它们在常温下发生。催化剂颗粒悬浮在水中，可以从周围空气中吸收甲烷。研究人员认为，这一过程可以应用于未来的表面应用，例如甲烷捕获或转化技术。

其他系统在高温高压下运行，并使用昂贵的化学品过氧化氢来驱动甲烷氧化。但酶从氧气中产生过氧化氢，系统非常经济高效且可扩展。

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