Las nanohojas de oro-fósforo catalizan el gas natural para convertirlo en energía más verde de forma selectiva
El agua permite la oxidación suave del metano a metanol en catalizadores de un solo átomo de oro
Los avances en la tecnología de fracturación hidráulica han permitido descubrir grandes reservas de gas natural que contiene principalmente metano, el cual se quema principalmente de forma directa y provoca potencialmente el calentamiento global. Convertir el metano en una energía más ecológica, como el metanol, mediante la oxidación aeróbica, es una forma ideal de resolver el problema y seguir con una economía 100% atómica.
Diagrama esquemático de la vía de reacción para la oxidación del metano sobre nanohojas de Au1/BP.
LUO Laihao
Sin embargo, las dificultades residen en la activación del metano y la prevención de la sobreoxidación del metanol. El metano tiene una estructura tetraédrica no polar estable con una alta energía de disociación del enlace C-H, que requiere una alta energía para ser activado. Mientras tanto, el metanol puede ser fácilmente sobre-oxidado a dióxido de carbono durante el proceso. La activación y transformación direccional del metano se considera el "santo grial" de la catálisis.
Un trabajo reciente publicado en Nature Communications por un equipo de investigación dirigido por el profesor ZENG Jie y LI Weixue del Laboratorio Nacional de Ciencias Físicas a Microescala de Hefei supone un nuevo avance. Diseñaron y fabricaron nanohojas de átomos de Au sobre fósforo negro (Au1/BP) para la oxidación selectiva de metano en metanol en condiciones suaves con una selectividad >99%.
Las nanohojas de Au1/BP fueron capaces de catalizar la reacción de oxidación del metano con oxígeno como oxidante bajo condiciones de irradiación. Basándose en estudios mecanísticos, el agua y el O2 se activaron en las nanohojas de Au1/BP para formar grupos hidroxilos reactivos y * radicales OH bajo irradiación de luz. Los grupos hidroxilos reactivos permitieron la oxidación suave del metano en especies CH3*, seguida de la oxidación del CH3* a través de los radicales * OH en metanol.
Dado que el agua se consume para formar los grupos hidroxilo y se produce a través de la reacción de los grupos hidroxilo con el metano, el agua se recicla completamente y, por lo tanto, también puede considerarse como un catalizador.
Este estudio proporciona una visión del mecanismo de activación del oxígeno y el metano en la oxidación selectiva del metano, y ofrece una nueva comprensión del papel del agua en el proceso de reacción.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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