VINACHEM

Metanol hiện được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu sản xuất nhiều hóa chất khác và cũng có tiềm năng trở thành một nguồn nhiên liệu thay thế. Tuy nhiên, quá trình sản xuất metanol từ metan - thành phần chính của khí thiên nhiên với những nguồn trữ lượng dồi dào - hiện đang được thực hiện bằng phương pháp gián tiếp ở nhiệt độ và áp suất cao.

Mới đây, một nhóm nghiên cứu hợp tác gồm các nhà khoa học thuộc Viện Xúc tác Cardiff tại Đại học Cardiff (Anh) và Đại học Lehigh (Mỹ) đã phát triển một phương pháp mới để chuyển đổi trực tiếp metan thành metanol bằng cách sử dụng oxi phân tử ở các điều kiện phản ứng nhẹ nhàng hơn nhiều.

Nhóm nghiên cứu trên đã sử dụng các hạt nano vàng - palađi (Au-Pd) dạng keo để oxi hóa trực tiếp metan thành metanol với độ chọn lọc cao trong dung dịch nước ở nhiệt độ thấp. Nghiên cứu này cho thấy, nếu tạo ra được nguồn cung các gốc metyl ổn định - chẳng hạn bằng cách đưa một lượng rất nhỏ H₂O₂ vào hỗn hợp phản ứng - thì quá trình oxi hóa chọn lọc metan thành metanol bằng cách sử dụng oxi phân tử là hoàn toàn khả thi.

Các nhà nghiên cứu cho biết, họ đã rất ngạc nhiên khi thấy rằng, để tiến hành phản ứng đặc biệt này họ phải duy trì các hạt Au-Pd ở dạng keo nổi tự do trong dung dịch H₂O₂ rất yếu, sau đó đưa khí metan và oxi đã nén vào dung dịch. Thông thường, khi các hạt nano Au-Pd được sử dụng làm chất xúc tác, chúng hầu như luôn được cho phân tán trên các lớp nền oxit có diện tích bề mặt lớn như titan oxit. Tuy nhiên, trong trường hợp này sự hiện diện của lớp nền gốm như vậy lại tỏ ra là không có lợi.

Trong công nghiệp hóa chất, khí metan đang được chuyển đổi gián tiếp thành metanol thông qua việc sản xuất khí tổng hợp (CO + H₂) ở nhiệt độ và áp suất cao, đây là một quá trình tốn kém và tiêu hao nhiều năng lượng. Các quy trình có triển vọng nhất hiện nay để chuyển đổi metan thành methanol lại thường phức tạp, không hiệu quả và đòi hỏi nhiệt độ cao, môi trường phản ứng khắc nghiệt.

Phát minh của nhóm nghiên cứu nói trên đã tạo ra một bước tiến gần hơn đến việc chuyển đổi trực tiếp metan thành metanol.

Phạm Huệ

Theo ScienceDaily, 9/2017