美布鲁克海文国家实验室开发新型二硫化钌催化剂，实现甲烷低温转化为可运输液体燃料

B910化工消息：7月2日消息，美国能源部布鲁克海文国家实验室（BNL）催化与反应结构研究组联合艾姆斯国家实验室、橡树岭国家实验室（ORNL）、加州大学伯克利分校及西班牙加泰罗尼亚理工大学等机构，成功开发出一种基于二硫化钏（MoS2）的新型催化剂，可在相对低温条件下将甲烷高效转化为液态含氧化合物——工业化学品和燃料的重要前驱体。

该研究解决了能源科学领域的一个长期挑战：如何高效地将甲烷转化为可运输的液体产品。甲烷储量丰富且能量密度高，但在缺乏大型基础设施的情况下难以利用，导致远程油气生产点的伴生气常被排放或燃烧放空。团队利用NSLS-II同步辐射光源的内壳层光谱（ISS）和软能光谱（TES）两条光束线，通过X射线光谱实时监测三相反应环境（气态甲烷、固态MoS2、液态过氧化氢）中钼和硫原子的排列及电子性质。

二硫化钏催化剂之所以受到特别关注，是因为其组成中天然含有硫元素，预计可耐受原始天然气中常见的高硫含量——而这通常会使传统甲烷转化催化剂中毒失活。研究团队还通过原位磁共振测量识别了反应中的关键自由基物种，拉曼光谱验证了催化剂的结构稳定性。

艾姆斯国家实验室和爱荷华州立大学的研究人员完成了原位磁共振测量，确认了反应过程中关键自由基物种的存在。加泰罗尼亚理工大学和巴塞罗那大学的合作者贡献了先进显微学和理论建模，解释了催化剂在反应条件下的变化机理。布鲁克海文科学协会已代表能源部提交了关于该催化剂用于甲烷转化为含氧化合物的临时专利申请。

这一突破为设计兼具低成本、耐硫性和高活性的新一代甲烷转化催化剂奠定了基础。若能成功实现工业放大，将有望使全球每年数千亿立方英尺的放空气转化为有价值的化学品原料。 （来源：AZoM）