Èske w te konnen sou reyaksyon Sentespri Grail nan chimi?
April 22, 2024
Lè li rive gaz natirèl, ou pa dwe abitye avèk li, epi sèjousi pa gen okenn kay ka kwit manje san li. Eleman prensipal la nan gaz natirèl se metàn, ki se youn nan pi senp konpoze yo idrokarbone. Akselere devlopman ak itilizasyon metàn se kle pou reyalize devlopman vèt ak dirab nan endistri enèji ak chimik. Anplis de itilizasyon dirèk li yo kòm yon gaz, metàn kapab tou itilize kòm yon resous C1, se sa ki, yon molekil ki gen yon atòm kabòn epi yo ka kontinye ap konvèti yo prepare-wo valè-te ajoute pwodwi chimik yo, tankou methanol, fòmik. asid ak sou sa. Metan ka boule nan oksijèn pou fòme dlo ak gaz kabonik. San yo pa konbisyon, se li posib yo aktive ak konvèti lyezon yo idrokarbone nan molekil metàn nan kondisyon modere? Repons lan se wi! Sa a se "apa pou Bondye" reyaksyon an nan jaden an nan katalize. Reyaksyon ki asosye ak "Sentespri Grail la" yo souvan trè difisil, menm jan yo ka bezwen yo dwe te pote soti nan kondisyon trè difisil, oswa yo ka bezwen simonte difikilte yo nannan nan yon reyaksyon chimik, tankou deklanchman an nan konpoze trè ki estab, ki ba pwodiksyon an, ak ba selektif. Defi sa yo fè li difisil pou reyalize reyaksyon sa yo, men si yo ka reyalize avèk siksè, yo pral mennen nan avans enpòtan nan rechèch syantifik ak aplikasyon endistriyèl yo.
1.Challenges nan konvèsyon nan metàn nan tanperati ki ba Li trè difisil konvèti metàn dirèkteman nan lòt pwodwi chimik itil ak oksijèn chè nan tanperati ki ba oswa menm tanperati chanm, poukisa se sa? Se pou nou gade nan nati a nan metàn ak oksijèn. Estrikti chimik la nan metàn gen kat idantik ki idantik-idwojèn lyezon (CH) ki fòme yon trè simetrik orthotetraedral konfigirasyon, ak chak kosyon CH3-H nan metàn gen yon enèji kosyon ki rive jiska 435 kJ/mol. Nou ka panse a kosyon an CH nan metàn kòm yon sezon prentan patikilyèman fò. Prentan sa a se trè rèd epi li mande pou yon anpil nan fòs yo detire. Nan chimi, sa a "fòs" se enèji ki nesesè yo kraze kosyon an CH. Enèji sa a lyezon segondè fè CH CH metan a lyezon tèmodinamikman ki estab ak trè difisil kraze oswa reyaji ak anba kondisyon nòmal. Nan lòt men an, nan reyaksyon chimik, gwoup reyaktif yo anjeneral pwodwi anba entèraksyon polè (entèraksyon polè se fenomèn nan ke yon molekil gen yon sèl fen chaje pozitivman ak lòt la chaje negatif), tandiske estrikti a simetrik ak nati nonpolar nan molekil la metan anpeche Li soti nan génération polarite sa yo (dapre konfigirasyon an molekilè, yon molekil ki gen yon avyon simetri pa gen okenn polarite) epi yo pa ka bay gwoup reyaktif. Se poutèt sa, deklanchman an ak konvèsyon nan metàn se trè difisil epi anjeneral mande pou kondisyon piman bouk tankou tanperati ki wo (600-1100 ° C) oswa kèk "ekstremofil" tankou asid super-fò ak radikal gratis ede nan aktivasyon an nan metàn. Se poutèt sa, difikilte pou prensipal la nan ka akonpli aktivasyon an ki ba-tanperati nan metàn ak oksijèn manti nan ki jan yo aktive kosyon an CH nan metàn, sa vle di, ki jan yo detire "prentan an" nan kosyon an CH. 2. Miracle nan katalis Syantis yo te vini ak yon solisyon bon nan pwoblèm sa a, ak te chwazi yo sèvi ak yon katalis ede aktive metàn nan tanperati ki ba (yon katalis se yon pwodui chimik ki pa chanje anvan oswa apre yon reyaksyon, men vitès moute reyaksyon an pa chanje kantite lajan an minimòm. nan enèji ki bezwen yo dwe sou fòm piki pou reyaksyon an pran plas). Nan 2023, katalize nan jounal nati rapòte sou pwosesis la nan reyisi konvèsyon an dirèk nan metàn ak oksijèn nan oksid C1 (methanol (CH3OH), asid fòmik (HCOOH), ak glycol metilèn (HOCH2OH)) lè l sèvi avèk yon disulfide molibdèn espesifik (MOS2) katalis nan 25 ° C. Yon konvèsyon metàn nan 4.2% ak prèske 100% C1 oksijèn yo te reyalize pa vire metàn ak oksijèn nan valab C1 oksijene anba kondisyon anbyen. Sa a MOS2 se katalis la sèlman rapòte byen lwen tèlman ki ka reyalize konvèsyon an tanperati chanm nan metàn ak oksijèn. Sa a se tout akòz jeyometri a inik ak estrikti elektwonik nan sit la MO sou kwen nan MOS2 la. Sit sa a Mo gen yon aktivite aktivasyon segondè nan direksyon pou oksijèn nan yon anviwònman akeuz, fòme majik O = Mo = O* espès la. Espès sa a fè kosyon kabòn-idwojèn pi fasil pou kraze epi redwi enèji aktivasyon kosyon CH metàn lan, konsa ogmante anpil reyaksyon metàn, e konsa reyalize deklanchman ki ba-tanperati metàn ak oksijèn. Dekouvèt sa a pral pote plis posiblite pou itilizasyon enèji nan lavni ak pwoteksyon anviwònman, osi byen ke ban nou yon konpreyansyon pi fon nan wòl nan etonan nan katalis ak oksilyè.
3. Siyifikasyon siyifikatif èstratejik nan aktivasyon ba-tanperati nan metàn Reyalize konvèsyon dirèk katalize nan metàn ak oksijèn nan tanperati chanm, ak konvèti metàn nan gaz natirèl nan lòt pwodwi chimik itil, ka anpil amelyore pousantaj la itilizasyon nan gaz natirèl, diminye fatra a, ak pi bon pwoteje anviwònman an ak reyalize devlopman nan dirab nan enèji . Dezyèmman, kòm yon gaz lakòz efè tèmik, metàn se dezyèm sèlman nan gaz kabonik nan kontribisyon li nan rechofman planèt la. Si metàn ka konvèti nan lòt sibstans ki sou, li ka ede nou diminye emisyon an nan polyan lè (egzanp oksid kabòn, oksid nitwojèn, oksid souf, idrokarbur, ak konpoze etè) ak fasilite presyon an nan rechofman planèt la.
