Золотые катализаторы позволяют получить этилен из метана

Исследователи из групп Торстена Бернхардта (Thorsten M. Bernhardt) из Университета Ульма (Германия) и Узи Ландмана (Uzi Landman) из Технологического Университета Джорджии создали процесс селективной конверсии метана в этилен при низкой температуре и низких давлениях, катализируемый активными частицами, складывающимися из двух атомов золота.

Этилен (CH2=CH2) представляет собой серьёзное сырье для химической индустрии, в особенности – для получения таких полимеров, как полистирол и полиэтилен. На данный момент промышленный способ получения этилена основан на парофазном крекинге легких фракций, отделяющихся при ректификационной перегонке нефти. Перспективной альтернативой этому способы может стать производство этилена из метана (CH4), потому, что, в отличие от нефти, газ, главным компонентом которого есть метан, рассматривается как возобновляемый источник сырья.

К сожалению, неприятность получения этилена из метана осложняется тем, что в молекуле метана находятся очень прочные связи углерод-водород, благодаря которым атом углерода метана способен вступать в реакции образования связей С-С только в очень твёрдых условиях, да и в этом случае реакция протекает с очень низкой селективностью, приводя к образованию смеси продуктов.

Исследователи из групп Торстена Бернхардта (Thorsten M. Bernhardt) из Университета Ульма (Германия) и Узи Ландмана (Uzi Landman) из Технологического Университета Джорджии создали процесс селективной конверсии метана в этилен при низкой температуре и низких давлениях, катализируемый активными частицами, складывающимися из двух атомов золота.

Исследователи поясняют, что активация инертных связей С–Н метана представляет собой процесс, особенности протекания которого на молекулярном уровне нужно осознать для действенно трудящейся каталитической совокупности.

Для изучения механизма исследователи решили изучить поведение модельных кластеров разных металлов в активации метана. Изучение особенностей малых кластеров золота продемонстрировало, что положительно заряженные частицы, складывающиеся из двух атомов драгоценного металла (Au2+), содействует селективному преобразованию метана в этилен в газовой фазе.

Опыты по изучению и фиксированию интермедиатов каталитической реакции наровне с квантово-химическим моделированием разрешило исследователям предложить механизм действия новой каталитической совокупности.

Исследователи предполагают, что любой атом золота частицы Au2+ связывается с молекулой метана, водород отщепляется, и между атомами углерода образуется одинарная сообщение. Появившийся прекурсор этилена на начальном этапе остается связанным с одним из атомов золота, а «освободившийся» атом золота связывается с очередной молекулой метана. На финальном этапе еще одна молекула метана замещает прекурсор этилена на атоме золота, этилен высвобождается, и каталитический цикл замыкается.

Раскрывая дополнительные подробности механизма, Бернхардт и Ландман заявляют, что как активация связи углерод-водород в метане, так и последующее дегидрирование/сочетание метана до этилена требуют кооперативного участия нескольких атомов, которые связаны с двухатомным золотым кластером. Исследователи заявляют, что целью их изучения было не только отвлечённое изучение механизма активации метана кластерами разных металлов, но и создание промышленной совокупности конверсии метана в этилен.

Случайные записи:

• В подготовке операции по пересадке головы русского программиста принимают участие отечественные ученые
• Учёные при помощи компьютерной симуляции предсказали материал с рекордной температурой плавления

Перспективы добычиметана из угольных пластов

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Автомобили оснастят впитывающими метан «губками»

  Исследователи Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли создали новый металл-органический материал, что как губка способен при определенном…

• Безуглеродные авто на синтетическом метане и гидравлические гибриды: будущее не за горами

  Мы привыкли к машинам, каковые приводятся в перемещение дизельным топливом и бензином. А ведь еще сравнительно не так давно, в начале 20 столетия…

• Новый источник метана

  Живые растения создают не только углекислый газ и кислород, но и метан. Столь поразительное открытие сделали исследователи из института ядерной физики…

• Сколько топлива в черном море?

  Русские исследователи выяснили, сколько метана содержитсяв Чёрном море, и узнали, откуда он в том месте берется. Метан, согласно точки зрения учёных, –…