激光网3月29日消息，布法罗大学领导的一个研究小组正在开发新的催化剂，旨在将气候变暖的甲烷排放转化为有用的商业产品。
上个月在《自然通讯》上描述的这项工作可能会影响许多行业，包括天然气和原油生产，畜牧业，垃圾填埋场和煤炭开采，其中甲烷是副产品。
“甲烷有机会在减少气候变暖排放方面产生更大的直接影响。我们正在研究一种具有成本效益的解决方案，将这种工业副产品转化为有价值的商品，例如化学原料，“主要作者、纽约州立大学杰出教授兼UB工程与应用科学学院化学与生物工程系主任Mark T. Swihart说。
斯威哈特也是纽约州立大学帝国创新教授和UBRENEW研究所的教员，他补充说，该技术在半导体，生物技术，电化学和其他需要新材料和改进材料的领域具有更广泛的应用。
Swihart实验室的博士生Shuo Liu是该研究的第一作者。合著者包括Jeffery J. Urban博士，Chaochao Dun博士，Jinghua Guo博士，劳伦斯伯克利国家实验室的所有成员;Feipeng Yang博士，实验期间在伯克利，但现在在布鲁克海文国家实验室工作;中国西湖大学的Qike 江;和UB博士生Zhengxi Xuan。
甲烷是第二丰富的温室气体，也是天然气的主要成分。与二氧化碳相比，它在地球大气层中只能持续几十年，但甲烷捕获的热量是地球大气层的 80 倍。
几十年来，科学家们一直在努力开发廉价的方法，在不产生二氧化碳的情况下将甲烷转化为有用的产品。
一种可能的解决方案是干法重整，这是一种可以将甲烷和二氧化碳转化为化学原料的工业过程，化学原料是制造商可以用来制造或加工其他产品的原材料。
但干法重整甲烷在商业上并不可行，因为现有的镍基催化剂在其催化活性颗粒被碳沉积物覆盖或结合成更大、活性更低的颗粒时停止工作。大多数催化剂还需要复杂的生产程序。
为了克服这些问题，该团队利用了Swihart实验室开发的独特火焰反应器，该反应器可以一步到位地产生催化剂。这种基于气溶胶的过程使科学家们能够探索不同的镍基催化剂，在这种情况下，这些催化剂是称为纳米壳的微小球形颗粒。
“关键的突破是火焰气溶胶合成方法，”刘说。“它使我们能够克服传统的局限性，创造出具有新特性的原本无法获得的材料。”
该方法通过研究小组所谓的“封装外溶液”工艺生产出性能最高的催化剂，其中镍纳米颗粒在氧化铝壳的孔内形成，而不是在其表面形成。这种现象有助于构建更稳定的材料，从而产生更耐用的催化剂。
在实验中，该团队报告说，在800°C的640小时内，催化剂通过将96%的甲烷和二氧化碳转化为所需产品而保持有效。该团队表示，其结果大大优于传统催化剂。
该生产方法不仅为改进催化剂提供了一条前进的道路，而且为需要新材料的其他领域提供了一条前进的道路。Swihart说，这包括药物输送、传感和检测、能量存储和转换，以及涂层和表面改性剂。
