将甲烷转化为合成气的催化剂的改进可以导致更经济的方法

北海道大学的研究人员创造了一种改进的催化剂，用于将甲烷气体转化为合成气，合成气是液体燃料和基础化学品的前体。

合成气，也称为合成气，是主要由一氧化碳和氢气组成的混合物，用于制造聚合物，药物和合成石油。它是通过将甲烷暴露在900℃或更高的水蒸气中制成的，这使得该方法成本高昂。

用于合成气合成的甲烷的部分氧化比使用蒸汽更经济，但是用于该方法的催化剂存在问题。贵金属催化剂，例如铑和铂，比贱金属催化剂(例如钴和镍)更好并且在更低的温度下工作，但它们也更昂贵。较便宜的贱金属催化剂要求温度高于800℃，超过工业不锈钢反应器的温度范围。它们在反应期间也通过再氧化和焦炭的积累而失活，焦炭是该方法的副产物，使得它们长期成本高。

助手教授HirokazuKobayashi，AtsushiFukuoka教授和博士后YuhuiHou在北海道大学催化研究所工作，成功地制备了一种结合了贵金属和贱金属特性的催化剂。他们的催化剂克服了先前研究中遇到的挑战，即在贱金属催化剂中加入少量贵金属，使其仍能在较低温度下工作。

在CommunicationsChemistry发表的研究中，该团队成功地将贱金属钴颗粒分散到一个叫做沸石的矿床上。然后，他们在钴颗粒上加入少量贵金属铑原子。

新的合成催化剂在650℃下成功地将86%的甲烷转化为合成气，同时保持其活性至少50小时。该反应将钴氧化成氧化钴，其几乎无活性。但由于含有铑，贵金属会从甲烷或氢分子中产生氢原子。氢原子溢出到支撑材料上，溢出的氢将钴氧化物转变回钴。然后钴可以继续充当催化剂。钴在沸石上的高分散也防止了反应过程中焦炭的形成。

甲烷作为清洁能源的来源引起了人们的注意，因为与燃烧时的石油相比，甲烷只产生了一半的二氧化碳。此外，页岩气开采的增加使甲烷成为更容易获得的资源。“我们的催化剂可以在650°C下有效地将甲烷转化为合成气，这比传统方法的温度低得多。这可以更有效地利用甲烷，有助于低碳社会的发展，”HirokazuKobayashi说。