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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

深圳先進(jìn)院等在電催化甲烷氧化轉(zhuǎn)化研究中取得進(jìn)展

2019-08-30 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院

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語(yǔ)音播報(bào)

　　近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所納米調(diào)控與生物力學(xué)研究中心在電催化甲烷氧化轉(zhuǎn)化研究方面獲得新進(jìn)展。相關(guān)成果以Electrochemical CH₄ oxidation into acids and ketones on ZrO₂:NiCo₂O₄ quasi-solid solution nanowire catalyst（《利用氧化鋯：鈷酸鎳準(zhǔn)固溶體納米線作為電催化陽(yáng)極催化劑進(jìn)行甲烷氧化生成酸和酮》）為題，發(fā)表于催化領(lǐng)域期刊Applied Catalysis B: Environmental（《應(yīng)用催化B-環(huán)境》）（Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 259, 118095）。該工作經(jīng)由副研究員馬明與韓國(guó)延世大學(xué)教授Jong Hyeok Park合作完成，馬明為第一作者及共同通訊作者。

　　甲烷氣體作為低二氧化碳釋放的燃料備受關(guān)注，但由于其三十倍于二氧化碳的溫室效應(yīng)，其開(kāi)采運(yùn)輸過(guò)程中的泄漏會(huì)導(dǎo)致一系列環(huán)境問(wèn)題及氣候變化。因此，將甲烷轉(zhuǎn)化成液態(tài)燃料進(jìn)行存儲(chǔ)及運(yùn)輸，可較好解決上述問(wèn)題。目前，科學(xué)家針對(duì)甲烷氧化轉(zhuǎn)化的工作進(jìn)行了大量的研究，但多種轉(zhuǎn)化手段需要的條件都相對(duì)困難，比如需要高溫高壓反應(yīng)、利用貴金屬催化劑等。而電化學(xué)催化轉(zhuǎn)化過(guò)程可在常溫下進(jìn)行，并且具備長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)反應(yīng)的潛力，有利于產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)。

　　基于上述考慮，研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種新型ZrO₂:NiCo₂O₄準(zhǔn)固溶體陽(yáng)極催化劑，并利用該催化劑實(shí)現(xiàn)了甲烷電催化轉(zhuǎn)化生成丙酸和丙酮等，20個(gè)小時(shí)反應(yīng)后的甲烷轉(zhuǎn)化效率達(dá)到47.5%。該ZrO₂:NiCo₂O₄催化劑中，NiCo₂O₄作為甲烷氧化轉(zhuǎn)化的主要催化成分，利用Ni原子較高的催化活性實(shí)現(xiàn)了甲烷的快速氧化，使得正丙醇和異丙醇成為初步的中間產(chǎn)物。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，正丙醇和異丙醇進(jìn)一步被氧化轉(zhuǎn)化成丙酸和丙酮，為該甲烷氧化過(guò)程的終產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)20個(gè)小時(shí)反應(yīng)后的丙酸產(chǎn)率經(jīng)計(jì)算為1173umol/g_cat/h。該工作為甲烷電催化轉(zhuǎn)化研究提供了新的研究思路。

　　該工作得到深圳先進(jìn)院優(yōu)秀青年創(chuàng)新基金等的支持。

　　論文鏈接

　　圖：ZrO₂:NiCo₂O₄催化劑制備及催化甲烷轉(zhuǎn)化示意圖，甲烷轉(zhuǎn)化產(chǎn)物¹H-NMR譜圖及甲烷氧化轉(zhuǎn)化率，主要產(chǎn)物選擇性及產(chǎn)率

　　近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所納米調(diào)控與生物力學(xué)研究中心在電催化甲烷氧化轉(zhuǎn)化研究方面獲得新進(jìn)展。相關(guān)成果以Electrochemical CH4 oxidation into acids and ketones on ZrO2:NiCo2O4 quasi-solid solution nanowire catalyst（《利用氧化鋯：鈷酸鎳準(zhǔn)固溶體納米線作為電催化陽(yáng)極催化劑進(jìn)行甲烷氧化生成酸和酮》）為題，發(fā)表于催化領(lǐng)域期刊Applied Catalysis B: Environmental（《應(yīng)用催化B-環(huán)境》）（Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 259, 118095）。該工作經(jīng)由副研究員馬明與韓國(guó)延世大學(xué)教授Jong Hyeok Park合作完成，馬明為第一作者及共同通訊作者。
　　甲烷氣體作為低二氧化碳釋放的燃料備受關(guān)注，但由于其三十倍于二氧化碳的溫室效應(yīng)，其開(kāi)采運(yùn)輸過(guò)程中的泄漏會(huì)導(dǎo)致一系列環(huán)境問(wèn)題及氣候變化。因此，將甲烷轉(zhuǎn)化成液態(tài)燃料進(jìn)行存儲(chǔ)及運(yùn)輸，可較好解決上述問(wèn)題。目前，科學(xué)家針對(duì)甲烷氧化轉(zhuǎn)化的工作進(jìn)行了大量的研究，但多種轉(zhuǎn)化手段需要的條件都相對(duì)困難，比如需要高溫高壓反應(yīng)、利用貴金屬催化劑等。而電化學(xué)催化轉(zhuǎn)化過(guò)程可在常溫下進(jìn)行，并且具備長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)反應(yīng)的潛力，有利于產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)。
　　基于上述考慮，研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種新型ZrO2:NiCo2O4準(zhǔn)固溶體陽(yáng)極催化劑，并利用該催化劑實(shí)現(xiàn)了甲烷電催化轉(zhuǎn)化生成丙酸和丙酮等，20個(gè)小時(shí)反應(yīng)后的甲烷轉(zhuǎn)化效率達(dá)到47.5%。該ZrO2:NiCo2O4催化劑中，NiCo2O4作為甲烷氧化轉(zhuǎn)化的主要催化成分，利用Ni原子較高的催化活性實(shí)現(xiàn)了甲烷的快速氧化，使得正丙醇和異丙醇成為初步的中間產(chǎn)物。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，正丙醇和異丙醇進(jìn)一步被氧化轉(zhuǎn)化成丙酸和丙酮，為該甲烷氧化過(guò)程的終產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)20個(gè)小時(shí)反應(yīng)后的丙酸產(chǎn)率經(jīng)計(jì)算為1173umol/gcat/h。該工作為甲烷電催化轉(zhuǎn)化研究提供了新的研究思路。
　　該工作得到深圳先進(jìn)院優(yōu)秀青年創(chuàng)新基金等的支持。
　　論文鏈接
　　
　　圖：ZrO2:NiCo2O4催化劑制備及催化甲烷轉(zhuǎn)化示意圖，甲烷轉(zhuǎn)化產(chǎn)物1H-NMR譜圖及甲烷氧化轉(zhuǎn)化率，主要產(chǎn)物選擇性及產(chǎn)率
　　

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