Le méthane, principal constituant du gaz de schiste et de la glace inflammable, devrait remplacer le pétrole pour produire des produits chimiques à haute valeur ajoutée tels que les aromatiques.
Le méthane est relativement hautement inerte, ce qui est causé par la force de liaison CH élevée et la structure supersymétrique et entrave ses applications.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Liu Zhongmin et le professeur Zhu Wenliang du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a développé une stratégie de transformation du méthane en aromatiques par couplage de CH3Cl avec CO sur zéolithes H.
Cette étude a été publiée dans Angewandte Chemie International Edition le 1er février.
Les chercheurs ont utilisé H-ZSM-5 comme catalyseurs pour obtenir une sélectivité élevée en aromatiques ainsi qu’une sélectivité élevée en benzène, toluène et xylène (BTX).
Ils ont constaté que la sélectivité en aromatiques augmentait de 39,0 % à 79,3 % après l’introduction de CO, et que la sélectivité BTX correspondante augmentait de 17,7 % à 48,0 % à 2,0 MPa, 673 K. Après optimisation des conditions de réaction, la sélectivité en aromatiques atteignait 82,2 %, et une sélectivité BTX aussi élevée que 59,3 %.
De plus, ils ont découvert que la 2,3-diméthyl-2-cyclopentène-1-one (DMCPO) était générée à partir de groupes acétyle et d’oléfines. Et il a été prouvé que le CO était inséré dans le DMCPO et les cycles aromatiques.
Puis ils ont proposé un nouveau mécanisme d’aromatisation, incluant la formation des intermédiaires ci-dessus, qui affaiblissait visiblement la réaction de transfert d’hydrogène, entraînant une augmentation de la sélectivité des aromatiques et une baisse des alcanes.
« Notre étude élargit les approches vers la transformation du méthane en produits chimiques et assure le développement durable du gaz naturel dans une voie environnementale », a déclaré le professeur Zhu.
Xudong Fang et al, Sélectivité aromatique hautement améliorée par couplage de chlorométhane et de monoxyde de carbone sur H-ZSM-5, Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI : 10.1002/anie.202114953