At lave mere af metan

Der er fortsat efterspørgsel efter plast og opløsningsmidler fremstillet af petrokemikalier, som hovedsageligt produceres ved at raffinere olie på trods af faldende globale oliereserver, fremme søgen efter nye måder at producere de kemikalier, vi har brug for.

Metan er hovedbestanddelen af ​​naturgas og et lovende råmateriale til fremstilling af industrikemikalier. Imidlertid, At omdanne metan til kommercielle produkter kræver i øjeblikket flere energikrævende faser. "At finde en mere energieffektiv direkte metode ville være en reel fordel, " siger Mustafa Çağlayan, en ph.d. studerende, der arbejder under supervision af Jorge Gascon, "men en et-trins konvertering af metan til værdifulde produkter er stadig en stor udfordring."

Processen, methan-dehydroaromatisering (MDA), kræver en katalysator for at fremskynde reaktionen, og kemikere leder efter den bedste metal-mineral kombination til denne vitale rolle. "Forståelse af reaktionsmekanismen er afgørende for forbedringen af ​​en given proces, " siger Çağlayan.

Imidlertid, MDA har vist sig svært at observere i aktion. Ud fra deres erfaringer med kernemagnetisk resonans (NMR), en teknik til at visualisere strukturen af ​​molekyler, Gascons team undersøgte, hvad der sker i de tidlige stadier af reaktionen ved hjælp af en molybdæn-zeolit-katalysator.

Forskerne observerede de første organiske molekyler dannet ved carbon-carbon-binding i de første faser af reaktionen. Blandt disse var acetylen, en farveløs gas, der er meget brugt som brændstof og kemisk byggesten. "Det var en udfordring at finde de rigtige NMR-parametre til at visualisere, hvad vi ledte efter, " siger medforfatter Abhishek Dutta Chowdhury, "men vi bekræftede eksistensen af ​​nogle mellemliggende arter, der har været antaget i lang tid."

De identificerede også to af potentielt flere aktiveringsveje for carbon-hydrogen-binding, der fører til dannelsen af ​​nyttige carbonhydrider, såsom benzen, en byggesten af ​​plastik, smøremidler, harpiks og gummi.

"Vi har fundet en måde at tage snapshots på molekylært niveau af en kemisk reaktion, der finder sted under meget barske forhold, " siger Çağlayan. Sådan indsigt kunne hjælpe med at muliggøre mere effektiv metankonvertering, med mange potentielle fordele. For eksempel, naturgas er voluminøs og derfor meget dyr at transportere. "Det ville være fantastisk, hvis vi kunne omdanne naturgas til kondenserede kulbrinter på udvindingsstedet, før vi transporterer det, " tilføjer Çağlayan.

Et-trins metankonvertering har stadig forhindringer. "Vi arbejder på at forhindre, at katalysatoren bliver deaktiveret for hurtigt, " siger Gascon. "Denne undersøgelse er endnu et lille skridt hen imod at gøre mere industriel brug af naturgas."