采用创新催化剂的页岩气制造燃料

根据伦敦大学学院和塔夫斯大学领导的最新研究，页岩气中的甲烷可以使用创新的铂和铜合金催化剂转化为烃类燃料。

已知铂或镍会破坏页岩气中甲烷中的碳氢键，从而制造碳氢化合物燃料和其他有用的化学物质。然而，这个过程导致“焦化” - 金属被碳层涂覆，使其无法阻止表面发生的反应。

新型合金催化剂耐焦化，因此与其他材料相比，它保留了活性并且需要更少的能量来破坏键。目前，甲烷重整过程非常耗能，需要约900摄氏度的温度。这种新材料可以将其降低到400摄氏度，从而节省能源。

这项研究发表在今天的“自然化学”杂志上，展示了新型高度稀释的铂合金(单一原子合金)在制造小型碳氢化合物中的有用化学品方面的优势。

表面科学和催化实验以及强大的计算技术的组合被用于研究合金的性能。这些结果表明，铂会破坏碳氢键，铜有助于偶联不同大小的碳氢化合物分子，为转化为燃料铺平了道路。

研究联合主编，Michail Stamatakis教授(伦敦大学学院化学工程系)表示：“我们使用超级计算机来模拟反应如何发生 - 在催化合金表面上破坏和制造小分子中的键，并预测其在大规模。为此，我们需要访问数百个处理器来模拟数千个反应事件。“

虽然伦敦大学学院的研究人员使用计算机追踪反应，但塔夫茨大学的化学家和化学工程师在实际环境中进行了表面科学和微反应器实验，以证明新催化剂 - 分散在铜表面的铂原子 - 的可行性。他们发现单原子合金非常稳定，只需要很少量的铂即可。

塔夫斯大学艺术与科学学院化学系的研究负责人查尔斯赛克斯教授说：“眼见为实，我们的扫描隧道显微镜让我们可以看到单个铂原子如何排列在铜中。考虑到铂金价格超过每盎司1,000美元，而铜价则为15美分，可以节省大量成本。“

该团队共同表明，合金需要的能量较少，有助于打破甲烷和丁烷中碳和氢原子之间的键，并且合金具有抗焦化能力，为材料开辟了新的应用领域。

塔夫茨大学工程学院化学与生物工程系的杰出教授Maria Flytzani-Stephanopoulos表示：“虽然表面科学实验中的模型催化剂对于遵循原子尺度的结构和反应性至关重要，令人兴奋的是将这些知识扩展到类似组成的真实纳米粒子催化剂，并在实际条件下进行测试，旨在开发用于下一步的催化剂 - 工业应用。

该团队现在计划开发更多的催化剂，这些催化剂具有类似的耐焦化性，这种焦化困扰了传统上用于该化学过程和其他化学过程的金属。

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