华盛顿大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员在将甲烷气体转化为液体方面迈出了重要的一步，可能使其更有用作燃料和制造其他化学品的来源。
甲烷是天然气的主要成分，含量丰富，是一种极具吸引力的燃料和化学原料，因为它比石油更有效，污染更少，可以作为石油基燃料的实际替代品，直到可再生燃料广泛使用并且可用。
然而，甲烷运输困难且成本高，因为它在地球表面典型的温度和压力下仍然是气体。
现在UNC和UW的科学家已经接近设计一种方法，将甲烷转化为甲醇或其他易于运输的液体，特别是从经常发现甲烷的偏远地区。该研究结果发表在10月23日出版的“ 科学 ”杂志上。
甲烷因其高能碳 - 氢键而受到重视，碳 - 氢键由与四个氢原子结合的碳原子组成。气体不易与其他材料发生反应，因此通常只是作为燃料燃烧。威斯康星大学化学教授凯伦戈德伯格说，燃烧打破了所有四个氢碳键并产生二氧化碳和水。
将甲烷转化为有用的化学物质，包括易于运输的液体，目前需要高温和大量能量。Goldberg说，已经发现了在较低温度下将甲烷转化为其他化学物质的催化剂，但事实证明它们对工业应用来说太慢，效率太低或太昂贵。
将甲烷与金属催化剂结合是在将气体转化为甲醇或另一种液体的过程中选择性地仅断裂一个碳 - 氢键所需的第一步。在他们的论文中，研究人员首次观察了金属络合物(一种由与周围原子或分子相连的中心金属原子组成的化合物)在溶液中结合甲烷的观察结果。该化合物用作其他可能的甲烷络合物的模型。在该综合体中，甲烷的碳 - 氢键保持完整，因为它们与称为铑的稀有金属结合。
Goldberg说，这项工作应该促进开发催化剂以将甲烷转化为甲醇或其他液体的进一步发展，尽管她指出，实际开发一种工艺并能够在合理的温度下将气体转化为液体化学品仍然可能需要一定的距离。未来。
她说：“我们的想法是将甲烷转化为液体，保留大部分的碳氢键，这样你就能拥有所有能量。” “这为我们提供了甲烷和金属之间首次相互作用的线索。”
UNC化学教授莫里斯布鲁克哈特说，碳氢键非常强，难以破碎，但在甲烷配合物中，碳 - 氢键断裂变得更容易。
“下一步是利用从这一发现中获得的知识，制定其他配合物和条件，使我们能够催化甲基上的一个氢原子与其他原子取代，并产生液体化学品，如甲醇，”Brookhart说。
该论文的主要作者是布朗大学的Wesley Bernskoetter，他在北卡罗来纳大学期间完成了这项工作。Goldberg，Brookhart和Cynthia Schauer是UNC的化学副教授，他们是共同作者。
这项工作来自美国国家科学基金会资助的一项重要合作项目，即基于威斯康星大学的催化新技术促进中心，该中心涉及美国和加拿大的13所大学和研究中心，包括UNC。额外资金来自国立卫生研究院。
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