作為天然氣的主要成分，甲烷是一種重要燃料，將大量廢棄生物質資源轉化為生物甲烷具有重要意義。近日，中科院大連化學物理研究所研究員王峰團隊與大連理工大學特聘研究員王敏團隊合作，提出一種載體氧缺陷介導的生物質直接甲烷化新方法，實現(xiàn)了在200攝氏度的較溫和條件下，將木質纖維素等生物質資源高選擇性轉化為生物甲烷，為生物質資源的利用開拓了新路徑。相關研究成果發(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，將生物質資源直接轉化為高純度的生物甲烷成為研究焦點。
此次，研究人員發(fā)展出一種載體氧缺陷介導的催化過程，將生物質氧化與二氧化碳催化加氫過程耦合起來，實現(xiàn)較溫和條件下生物質資源直接甲烷化。研究發(fā)現(xiàn)，生物質分子可以被負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程中，裂解出的氧原子填充氧缺陷從而恢復催化劑。該催化過程在溫度低至120攝氏度時依然可以穩(wěn)定催化甘油水溶液產生甲烷。
該研究為生物質資源有效利用提供了新思路，但研究人員表示，其走向應用之前還有許多工作需要完善，并且還需要綜合考慮整個過程的經濟收益等因素，提高技術成熟度。
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