近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所納米調(diào)控與生物力學(xué)研究中心在電催化甲烷氧化轉(zhuǎn)化研究方面獲得進(jìn)展。相關(guān)成果以“利用ZrO2NiCo2O4準(zhǔn)固溶體納米線(xiàn)作為電催化陽(yáng)極催化劑進(jìn)行甲烷氧化生成酸和酮”為題，發(fā)表于催化領(lǐng)域期刊《應(yīng)用催化B-環(huán)境》(Applied Catalysis B：Environmental)。

甲烷氣體作為低二氧化碳釋放的燃料備受關(guān)注，但其溫室效應(yīng)是二氧化碳的30倍，在開(kāi)采運(yùn)輸過(guò)程中的泄漏會(huì)導(dǎo)致一系列環(huán)境問(wèn)題及氣候變化。因此，將甲烷轉(zhuǎn)化成液態(tài)燃料進(jìn)行存儲(chǔ)及運(yùn)輸，可較好解決上述問(wèn)題。

目前，研究者針對(duì)甲烷氧化轉(zhuǎn)化的工作進(jìn)行了大量的研究，但多種轉(zhuǎn)化手段需要的條件都相對(duì)苛刻，比如需要高溫高壓反應(yīng)、利用貴金屬催化劑等。而電化學(xué)催化轉(zhuǎn)化過(guò)程可在常溫下進(jìn)行，且具備長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)反應(yīng)的潛力，有利于產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)。

該研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種新型ZrO2NiCo2O4準(zhǔn)固溶體陽(yáng)極催化劑，并利用該催化劑實(shí)現(xiàn)了甲烷電催化轉(zhuǎn)化生成丙酸和丙酮等，反應(yīng)20 h后，甲烷轉(zhuǎn)化效率達(dá)到47.5%。該ZrO2NiCo2O4催化劑中，NiCo2O4作為甲烷氧化轉(zhuǎn)化的主要催化成分，利用Ni原子較高的催化活性實(shí)現(xiàn)了甲烷的快速氧化，使得正丙醇和異丙醇成為初步的中間產(chǎn)物。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，正丙醇和異丙醇進(jìn)一步被氧化成丙酸和丙酮，為該甲烷氧化過(guò)程的最終產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)20 h反應(yīng)后的丙酸收率為1 173 μmol(g·h)。