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《中國(guó)煤化工》
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新催化劑可在低壓下將二氧化碳轉(zhuǎn)為甲醇
作者: | 來源:國(guó)家煤化工網(wǎng) | 時(shí)間:2014-03-19

美國(guó)斯坦福大學(xué)、斯坦福直線加速器中心國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室(SLAC)和丹麥技術(shù)大學(xué)組成的一個(gè)國(guó)際研究小組通過計(jì)算機(jī)篩選出可在低壓下將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇的新型催化劑鎳(Ni5Ga3)。甲醇是塑料產(chǎn)品、粘合劑和溶劑的主要成分及有前景的運(yùn)輸燃料。該研究結(jié)果發(fā)表在近日《自然·化學(xué)》在線版上。

該研究主要作者、SLAC的科學(xué)家費(fèi)利克斯·斯圖特說:甲醇是在高壓下用氫氣、二氧化碳和天然氣中的一氧化碳生成的。我們正在從清潔資源中尋找低壓條件下產(chǎn)生甲醇的方法,最終開發(fā)出利用清潔的氫生成甲醇的無污染制造過程。

現(xiàn)有的甲醇廠內(nèi),天然氣和水被轉(zhuǎn)化為包括一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣,然后該合成氣通過由銅、鋅和鋁構(gòu)成的催化劑在高壓過程下轉(zhuǎn)化成甲醇。

據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)、物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道,斯圖特和其同事花費(fèi)了很多時(shí)間去研究甲醇合成及其工業(yè)生產(chǎn)過程,并從分子水平上弄清楚了甲醇合成時(shí)銅鋁催化劑的活性位點(diǎn),而后開始尋找能夠在低壓條件下,只使用氫氣和二氧化碳合成甲醇的新催化劑。斯圖特與合作者弗蘭克·彼得森開發(fā)了一個(gè)龐大的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫,從中搜索出富有前途的催化劑,以取代在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)試各種化合物的方式。該論文的合著者之一、斯坦福大學(xué)化學(xué)工程教授延斯解釋說:該技術(shù)被稱為計(jì)算材料設(shè)計(jì)。你可以得到完全基于計(jì)算機(jī)運(yùn)算的新型功能材料。首先通過巨大的計(jì)算能力識(shí)別新的和有趣的材料,然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

在數(shù)據(jù)庫中,斯圖特將銅鋁催化劑與成千上萬的其他材料相比,發(fā)現(xiàn)最有前途的候選是一個(gè)稱為鎳鎵的化合物。丹麥技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)隨后合成出鎳和鎵組成的固體催化劑。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn),以查看新的催化劑是否可在普通壓力下產(chǎn)生甲醇。

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試證實(shí),計(jì)算機(jī)做出了正確的選擇。在高溫下,鎳鎵比傳統(tǒng)的銅鋁催化劑能產(chǎn)生更多的甲醇,并大大減少了副產(chǎn)品一氧化碳的產(chǎn)量。研究人員指出,鎳比較豐富,雖然鎵較昂貴,但被廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)。這表明,新的催化劑最終可以擴(kuò)大規(guī)模用于工業(yè)。


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