Diagrama esquemático de la vía de reacción para la oxidación del metano sobre nanohojas de Au1 / BP. Crédito:LUO Laihao
Los avances en la tecnología de fracturación hidráulica han permitido el descubrimiento de grandes reservas de gas natural que contienen principalmente metano, y que se quema principalmente directamente, potencialmente causando el calentamiento global. Actualizar el metano a una energía más ecológica, como el metanol, a través de la oxidación aeróbica es una forma ideal de resolver el problema.
Sin embargo, las dificultades radican en activar el metano y evitar la sobreoxidación del metanol. El metano adopta una estructura tetraédrica no polar estable con alta energía de disociación del enlace C-H, que requiere mucha energía para activarse. Mientras tanto, el metanol se puede sobreoxidar fácilmente 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 Comunicaciones de la naturaleza por un equipo de investigación dirigido por el Prof. Zeng Jie y LI Weixue del Laboratorio Nacional de Ciencias Físicas de Hefei en Microscale marca un nuevo progreso. Diseñaron y fabricaron átomos individuales de Au sobre fósforo negro (Au 1 / BP) nanohojas para la oxidación selectiva de metano en metanol en condiciones suaves con> Selectividad del 99%.
Au 1 / BP nanoheets pudo catalizar la reacción de oxidación del metano con oxígeno como oxidante en condiciones de irradiación. Basado en estudios mecanicistas, agua y O 2 fueron activados en Au 1 / Nanohojas de BP para formar grupos hidroxilo reactivos y radicales OH bajo irradiación de luz. Los grupos hidroxilo reactivos permitieron una oxidación suave del metano en CH 3 especies, seguido de oxidación de CH 3 a través de radicales OH en metanol.
Dado que el agua se consume para formar grupos hidroxilo y se produce mediante la reacción de grupos hidroxilo con metano, aquí el agua se recicla completamente y, por lo tanto, también se puede considerar como un catalizador.
Este estudio proporciona información sobre el 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.
