Selectividad de aromáticos altamente mejorada mediante el acoplamiento de clorometano y monóxido de carbono sobre H-ZSM-5. Crédito:Fang Xudong
Se espera que el metano, el componente principal del gas de esquisto y el hielo inflamable, reemplace al petróleo para producir productos químicos de alto valor agregado, como los aromáticos.
El metano es relativamente altamente inerte, lo que es causado por la alta fuerza del enlace C-H y la estructura supersimétrica y dificulta sus aplicaciones.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Liu Zhongmin y el Prof. Zhu Wenliang del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) desarrolló una estrategia para la transformación de metano en compuestos aromáticos mediante el acoplamiento de CH3 Cl con CO sobre zeolitas H.
Este estudio fue publicado en Angewandte Chemie International Edition el 1 de febrero.
Los investigadores utilizaron H-ZSM-5 como catalizadores para lograr una alta selectividad de aromáticos, así como una alta selectividad de benceno, tolueno y xileno (BTX).
Encontraron que la selectividad a los aromáticos aumentó del 39,0 % al 79,3 % después de introducir CO, y la correspondiente selectividad a la BTX aumentó del 17,7 % al 48,0 % a 2,0 MPa, 673 K. Después de optimizar las condiciones de reacción, la selectividad de los aromáticos alcanzó un valor tan alto como 82,2 % y selectividad de BTX de hasta el 59,3 %.
Además, descubrieron que la 2,3-dimetil-2-ciclopenteno-1-ona (DMCPO) se generaba a partir de grupos acetilo y olefinas. Y se demostró que el CO se insertó en los anillos DMCPO y aromáticos.
Luego propusieron un nuevo mecanismo de aromatización, incluida la formación de los intermediarios anteriores, que debilitaron notablemente la reacción de transferencia de hidrógeno, lo que resultó en un aumento en la selectividad de aromáticos y una caída en los alcanos.
"Nuestro estudio amplía los enfoques hacia la transformación del metano en productos químicos y garantiza el desarrollo sostenible del gas natural en una vía ambiental", dijo el profesor Zhu. Los catalizadores bifuncionales permiten una alta productividad de paraxileno en la conversión de gas de síntesis
