近日，大連化物所生物能源化學(xué)品研究組(DNL0603)王峰研究員團隊與大連理工大學(xué)王敏特聘研究員團隊合作，發(fā)展了一種載體氧缺陷介導(dǎo)的生物質(zhì)直接甲烷化新方法，實現(xiàn)了包括木質(zhì)纖維素在內(nèi)的生物質(zhì)資源在溫和條件下(<200℃)的高選擇性轉(zhuǎn)化制甲烷，為生物質(zhì)資源的利用開拓了新路徑。
甲烷作為天然氣的主要成分，不僅是一種重要的燃料，也是一類重要的化工原料。將大量廢棄的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為甲烷是一個非常有意義的過程。但是，由于生物質(zhì)分子中存在大量堅固且種類繁多的C-C鍵和C-O鍵，在低溫條件下實現(xiàn)生物質(zhì)資源高選擇性的轉(zhuǎn)化至甲烷極具挑戰(zhàn)。
本工作中，合作團隊發(fā)展了一種載體氧缺陷介導(dǎo)方法，將“生物質(zhì)氧化到CO2”與“CO2催化加氫到CH4”兩個過程耦合起來，成功實現(xiàn)了較溫和條件下的生物質(zhì)資源直接甲烷化過程。研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)分子被Ru/TiO2催化劑的晶格氧氧化至CO2，并在催化劑上生成氧缺陷;隨后，CO2加氫還原到CH4過程中，裂解出的氧原子會填充氧缺陷從而恢復(fù)催化劑。該催化過程在溫度低至120℃時仍可穩(wěn)定催化甘油水溶液產(chǎn)生CH4。該工作為生物質(zhì)資源的有效利用提供了新思路。
相關(guān)成果以“Oxygen Vacancy Mediated Catalytic Methanation of Lignocellulose at Temperature below 200℃”為題，于近日發(fā)表在《焦耳》(Joule)上。該工作得到國家自然科學(xué)基金、科技部重點研發(fā)計劃、中科院B類先導(dǎo)專項“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”等項目的資助。(文/圖 周宏儒)
