記者9日從中國科學院獲悉，該院大連化學物理研究所包信和院士團隊基于“納米限域催化”的新概念，創(chuàng)造性構建出硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑，成功實現(xiàn)甲烷在無氧條件下選擇活化，一步高效生產(chǎn)乙烯、芳烴和氫氣等高值化學品。

　　中國科學家完成的這一重要科研成果，發(fā)表于當天出版的最新一期國際權威期刊《科學》，并通過《專利合作條約》(PCT)專利申請，進入美國、俄羅斯、日本、歐洲和中東等國家和地區(qū)。目前，中外多家能源和化學企業(yè)等都對這一產(chǎn)業(yè)變革性技術表現(xiàn)出極大興趣。

　　包信和團隊在20多年甲烷催化轉化研究基礎上，將具有高催化活性的單中心低價鐵原子通過兩個碳原子和一個硅原子鑲嵌在氧化硅或碳化硅晶格中，形成高溫穩(wěn)定的催化活性中心;甲烷分子在配位不飽和的單鐵中心上催化活化脫氫，獲得表面吸附態(tài)的甲基物種，進一步從催化劑表面脫附形成高活性的甲基自由基，在氣相中經(jīng)自由基偶聯(lián)反應生成乙烯和其他高碳芳烴分子，如苯和萘等。

　　與天然氣轉化的傳統(tǒng)路線相比，包信和團隊的研究徹底摒棄高耗能的合成氣制備過程，大大縮短工藝路線，反應過程本身實現(xiàn)二氧化碳的零排放，碳原子利用效率達到100%。

　　加州大學伯克利分校貝爾教授評價稱，該成果使甲烷直接轉化研究又向前邁出嶄新的一步，可能成為未來產(chǎn)業(yè)界關注的焦點。德國巴斯夫集團副總裁穆勒認為它是一項“即將改變世界”的新技術，未來推廣應用將為天然氣、頁巖氣高效利用開辟一條全新的途徑。北京大學納米科學與技術研究中心主任劉忠范院士表示，甲烷無氧直接催化轉化新成果，為高效利用豐富的天然氣資源和在中國形成具有原創(chuàng)性知識產(chǎn)權的甲烷綠色轉化新技術奠定了理論基礎。

　　據(jù)了解，隨著世界范圍內(nèi)富含甲烷的頁巖氣、天然氣水合物、生物沼氣等大規(guī)模發(fā)現(xiàn)與開采，以儲量相對豐富和價格低廉的天然氣替代石油生產(chǎn)液體燃料和基礎化學品，已成為學術界和產(chǎn)業(yè)界研發(fā)重點，科學家們一直在努力探索天然氣直接轉化利用的有效方法與過程。