Усули нав гази метанро ба метаноли моеъ табдил медиҳад.
Гурӯҳи муҳаққиқон бомуваффақият метанро ба метанол бо истифода аз металлҳои гузариши сабук ва пароканда, ба монанди мис, дар раванди бо номи фотооксидшавӣ табдил доданд. Мувофиқи тадқиқоте, ки дар маҷалла нашр шудааст, реаксия беҳтарин барои табдил додани гази метан ба сӯзишвории моеъ дар ҳарорати ва фишори муҳити зист (мутаносибан 25 °C ва 1 бар) буд. Муоширати химиявӣ.
Истилоҳи бар ҳамчун воҳиди фишор аз калимаи юнонӣ гирифта шуда, маънояш вазн (барос) мебошад. Як бар ба 100,000 Паскал (100 кПа) баробар аст, ки ба фишори стандартии атмосфера дар сатҳи баҳр (101,325 Па) наздик аст.
Натиҷаҳои таҳқиқот як қадами муҳим дар роҳи дастрас кардани гази табиӣ ҳамчун манбаи энергия барои истеҳсоли сӯзишвории алтернативӣ ба бензин ва дизел мебошад. Сарфи назар аз он, ки гази табиӣ сӯзишвории истихроҷшаванда аст, табдили он ба метанол нисбат ба дигар сӯзишвориҳои моеъи ҳамон категория камтар гази карбон (СО2) ба вуҷуд меорад.
Табдилдиҳӣ дар шароити ҳарорати муҳити атроф ва фишор сурат гирифт, ки имкон медиҳад метан, як гази гармхонаӣ барои тавлиди сӯзишворӣ истифода шавад. Кредит: UFSCAR
Метанол дар истеҳсоли биодизел ва саноати кимиёи Бразилия муҳим аст, ки он барои синтези маҳсулоти гуногун истифода мешавад.
Ғайр аз он, ҷамъоварии метан аз атмосфера барои рафъи оқибатҳои манфии тағирёбии иқлим муҳим аст, зеро газ 25 маротиба бештар потенсиали мусоидат ба гармшавии глобалӣ ба монанди CO2 дорад.
“Дар ҷомеаи илмӣ дар бораи ҳаҷми захираҳои метан дар сайёра баҳси бузурге идома дорад. Тибқи баъзе ҳисобҳо, онҳо метавонанд иқтидори энергетикии тамоми сӯзишвории истихроҷшавандаро ду баробар зиёд кунанд. Ҳангоми гузариш ба энергияи таҷдидшаванда, мо бояд дар як лаҳза ба ҳамаи ин метан истифода кунем "гуфт Маркос да Силва, муаллифи аввали мақола, ба Agência FAPESP. Силва доктори илмҳои тиб мебошад. номзад дар кафедраи физикаи Донишгоҳи федералии Сан-Карлос (UFSCar).
Тадқиқот аз ҷониби FAPESP, Шӯрои Олии Тадқиқот (CAPES, агентии Вазорати маориф) ва Шӯрои Миллии Рушди Илмӣ ва Технологӣ (CNPq, як бахши Вазорати илм, технология ва инноватсия) дастгирӣ карда шуд.
Ба гуфтаи Иво Фрейтас Тейшейра, профессори UFSCar, мушовири рисолаи Силва ва охирин муаллифи мақола, фотокатализаторе, ки дар таҳқиқот истифода шудааст, як навоварии калидӣ буд. "Гурӯҳи мо тавассути оксид кардани метан дар як марҳила ба таври назаррас навоварӣ кард" гуфт ӯ. "Дар саноати кимиё, ин табдилдиҳӣ тавассути истеҳсоли гидроген ва CO2 ҳадди аққал дар ду марҳила ва дар шароити ҳарорати хеле баланд ва фишор ба амал меояд. Муваффакияти мо дар бобати ба даст овардани метанол дар шароити муътадил ва дар баробари харчи ками энергия кадами калон ба пеш аст».
Ба гуфтаи Тейшейра, натиҷаҳо барои таҳқиқоти ояндаи истифодаи энергияи офтобӣ барои ин раванди табдилдиҳӣ роҳ мекушоянд ва эҳтимолан таъсири он ба муҳити зистро боз ҳам коҳиш медиҳанд.
Фотокатализаторхо
Дар лаборатория олимон нитриди карбонро дар шакли полигептазин имид (PHI) синтез карданд, ки бо истифода аз металлҳои гузариши ғайринақдӣ ё дар замин фаровон, махсусан мис, барои тавлиди фотокатализаторҳои фаъоли рӯшноӣ.
Сипас онҳо фотокатализаторҳоро дар реаксияҳои оксидшавии метан бо пероксиди гидроген ҳамчун ташаббускор истифода бурданд. Катализатори мис-PHI миқдори зиёди маҳсулоти моеъи оксигендор, махсусан метанол (2,900 микромол дар як грамм мавод ё мкмоль.г-1 дар чор соат) тавлид кард.
"Мо беҳтарин катализатор ва дигар шароитҳоеро, ки барои реаксияи химиявӣ заруранд, кашф кардем, ба монанди истифодаи миқдори зиёди об ва танҳо миқдори ками пероксиди гидроген, ки агенти оксидкунанда аст" гуфт Тейшейра. "Қадамҳои оянда фаҳмидани бештар дар бораи сайтҳои фаъоли мис дар мавод ва нақши онҳо дар реаксияро дар бар мегиранд. Мо инчунин нақша дорем, ки оксигенро мустақиман барои тавлиди пероксиди гидроген дар худи реаксия истифода барем. Агар муваффақ шавад, ин бояд равандро боз ҳам бехатартар ва аз ҷиҳати иқтисодӣ муфидтар кунад."
Нуктаи дигаре, ки гурӯҳ таҳқиқро идома медиҳад, марбут ба мис аст. «Мо бо миси пароканда кор мекунем. Вақте ки мо мақоларо навиштем, мо намедонистем, ки оё мо бо атомҳои ҷудошуда ё кластерҳо сарукор дорем. Мо ҳоло медонем, ки онҳо кластерҳо ҳастанд ”гуфт ӯ.
Дар пажӯҳиш олимон аз метани холис истифода карданд, аммо дар оянда онҳо газро аз манбаъҳои таҷдидшаванда, аз қабили биомасса истихроҷ хоҳанд кард.
Тибқи маълумоти Созмони Милали Муттаҳид, метан то кунун тақрибан 30% гармшавии глобалиро аз давраи пеш аз саноатӣ ба вуҷуд овардааст. Партобҳои метан аз фаъолияти инсон метавонад дар даҳсолаи оянда то 45% кам карда шавад ва то соли 0.3 аз болоравии тақрибан 2045°С пешгирӣ карда шавад.
Стратегияи табдил додани метан ба сӯзишвории моеъ бо истифода аз фотокатализатор нав аст ва дар тиҷорат дастрас нест, аммо потенсиали он дар ояндаи наздик муҳим аст. «Мо тадқиқоти худро зиёда аз чор сол пеш оғоз карда будем. Ҳоло мо нисбат ба натиҷаҳои профессор Ҳутчинг ва гурӯҳи ӯ дар соли 2017 натиҷаҳои хеле беҳтар дорем, ки таҳқиқоти шахсии моро бармеангезанд" гуфт Тейшейра бо истинод ба тадқиқоте, ки дар маҷалла нашр шудааст илм аз ҷониби муҳаққиқони вобаста ба донишгоҳҳои Иёлоти Муттаҳида ва Британияи Кабир ва таҳти роҳбарии Грэм Ҳутчинг, профессор Донишгоҳи Кардифф дар Уэлс.
АДАБИЁТ:
"Фотооксидшавии селективии метан ба метанол дар шароити ҳалим, ки аз ҷониби атомҳои хеле парокандаи Cu дар нитридҳои кристаллии карбон мусоидат мекунанд" аз ҷониби Маркос AR да Силва, Ҷессика Си Гил, Надезда В. Таракина, Гелсон ТСТ Силва, Хосе БГ Фильо, Клаус Крамброк, Маркус Антониетти Caue Ribeiro ва Ivo F. Teixeira, 31 майи соли 2022, Муоширати химиявӣ.
DOI: 10.1039/D2CC01757A
"Коллоидҳои обии Au-Pd CH-и интихобшударо катализ мекунанд4 оксидшавӣ ба CH3OH бо О2 дар шароити ҳалим» аз ҷониби Ништа Агарвал, Саймон Ҷ. Фрейкли, Ребекка У. МакВикер, Султон М. Алтахбан, Николас Димитратос, Киан Ҳе, Дэвид Ҷ. Морган, Роберт Л. Ҷенкинс, Дэвид Ҷ. Виллок, Стюарт Ҳ. Тейлор, Кристофер Ҷ. Кили ва Грэм Ҷ. Ҳутчинг, 7 сентябри 2017, илм.
DOI: 10.1126/science.aan6515
