Neue Strategie verbessert Aromatenselektivität bei der Methanumwandlung

Methan, der Hauptbestandteil von Schiefergas und brennbarem Eis, soll Erdöl ersetzen, um Chemikalien mit hohem Mehrwert wie Aromaten herzustellen.

Methan ist relativ stark inert, was durch die hohe CH-Bindungsstärke und supersymmetrische Struktur verursacht wird und seine Anwendungen behindert.

Kürzlich entwickelte ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Liu Zhongmin und Prof. Zhu Wenliang vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinese Academy of Sciences (CAS) eine Strategie zur Umwandlung von Methan in Aromaten durch Kopplung von CH3Cl mit CO über H-Zeolithe.

Diese Studie wurde veröffentlicht in Internationale Ausgabe der Angewandten Chemie am 1. Februar.

Die Forscher verwendeten H-ZSM-5 als Katalysator, um eine hohe Selektivität für Aromaten sowie eine hohe Selektivität für Benzol, Toluol und Xylol (BTX) zu erreichen.

Sie fanden heraus, dass die Selektivität für Aromaten nach Einführung von CO von 39,0 % auf 79,3 % und die entsprechende BTX-Selektivität von 17,7 % auf 48,0 % bei 2,0 MPa, 673 K, anstieg. Nach Optimierung der Reaktionsbedingungen erreichte die Selektivität für Aromaten einen hohen Wert von 82,2 % und eine BTX-Selektivität von bis zu 59,3 %.

Außerdem entdeckten sie, dass 2,3-Dimethyl-2-cyclopenten-1-on (DMCPO) aus Acetylgruppen und Olefinen erzeugt wurde. Und CO wurde nachweislich in die DMCPO- und Aromatenringe eingebaut.

Dann schlugen sie einen neuen Aromatisierungsmechanismus vor, einschließlich der Bildung der oben genannten Zwischenprodukte, die die Wasserstoffübertragungsreaktion deutlich schwächten, was zu einer Erhöhung der Aromatenselektivität und einem Rückgang der Alkane führte.

„Unsere Studie erweitert die Ansätze zur Umwandlung von Methan in Chemikalien und stellt die nachhaltige Entwicklung von Erdgas auf einem umweltverträglichen Weg sicher“, sagte Prof. Zhu.