作為天然氣的主要成分，甲烷是一種重要燃料，將大量廢棄生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為生物甲烷具有重要意義。近日，中科院大連化學(xué)物理研究所研究員王峰團(tuán)隊(duì)與大連理工大學(xué)特聘研究員王敏團(tuán)隊(duì)合作，提出一種載體氧缺陷介導(dǎo)的生物質(zhì)直接甲烷化新方法，實(shí)現(xiàn)了在200攝氏度的較溫和條件下，將木質(zhì)纖維素等生物質(zhì)資源高選擇性轉(zhuǎn)化為生物甲烷，為生物質(zhì)資源的利用開(kāi)拓了新路徑。相關(guān)研究成果發(fā)表在《焦耳》上。
目前，傳統(tǒng)生物甲烷制備所需溫度高、能耗大，而微生物厭氧發(fā)酵生成的生物甲烷并不純凈。因此，如何在較溫和的條件下，將生物質(zhì)資源直接轉(zhuǎn)化為高純度的生物甲烷成為研究焦點(diǎn)。
此次，研究人員發(fā)展出一種載體氧缺陷介導(dǎo)的催化過(guò)程，將生物質(zhì)氧化與二氧化碳催化加氫過(guò)程耦合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)較溫和條件下生物質(zhì)資源直接甲烷化。研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)分子可以被負(fù)載金屬釕顆粒的二氧化鈦催化劑的晶格氧氧化為二氧化碳，并在催化劑上生成氧缺陷。隨后，在二氧化碳加氫還原到甲烷過(guò)程中，裂解出的氧原子填充氧缺陷從而恢復(fù)催化劑。該催化過(guò)程在溫度低至120攝氏度時(shí)依然可以穩(wěn)定催化甘油水溶液產(chǎn)生甲烷。
該研究為生物質(zhì)資源有效利用提供了新思路，但研究人員表示，其走向應(yīng)用之前還有許多工作需要完善，并且還需要綜合考慮整個(gè)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)收益等因素，提高技術(shù)成熟度。
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