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ChemCatChem综述:甲烷直接转化为乙酸—从均相催化到非均相催化2024-10-13
甲烷是天然气的主要成分,具有热值高、清洁无污染、储量丰富等特点。在石油、煤炭等化石能源持续枯竭的背景下,甲烷的利用有望缓解未来能源紧缺问题,但甲烷的运输成本较高,将甲烷就地转化为便于运输的高能量密度或高附价值化学品具有重要意义。目前,甲烷的工业转化方法需先通过蒸汽重整反应产生合成气,然后再通过费托合成转化为碳氢化合物或甲醇、乙酸等含氧化合物。整个过程路线复杂、能耗高,已难以满足当代化工产业的环保要求,而绕过合成气生产的直接路线,将甲烷一步转化为高附加值工业化学品将更加经济和环保。

 

 

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然而,由于甲烷具有较高的键能(439.3 kJ/mol),甲烷转化通常需要在高温高压等苛刻的反应条件下进行,但其反应产物通常比甲烷活性更高,容易被过度氧化为CO或CO2,这使得甲烷直接转化反应成为催化领域最具挑战性的研究之一。目前,关于甲烷直接转化制甲醇的研究备受关注,但将甲烷直接转化制乙酸(DMCAA)的研究相对较少。乙酸是一种重要的大宗化学品,可以衍生出丰富的下游产品,如醋酸乙烯、氯乙酸、对邻苯二甲酸和醋酸盐等,其附加值更高。与甲烷直接转化制甲醇相比,DMCAA技术同样极具吸引力。

基于此,中国科学院大连化学物理研究所王晓东研究员、黄传德副研究员团队对DMCAA的研究进行了综述。文章从均相材料到多相材料详细总结了DMCAA催化剂的最新研究进展,并从C-H键活化和C-C羰基化两个方面探讨了催化剂的反应机理,也对热催化、等离子体催化、光催化、电催化等多种催化技术中DMCAA的研究进行了讨论。

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文信息

Direct Methane Conversion to Acetic Acid: From Homogeneous Catalysis to Heterogeneous Catalysis

Dr. Weibin Xu, Dr. Zhen Wang, Dr. Chuande Huang, Prof. Xiaodong Wang

ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202400692

 

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