碱金属和稀土金属氧化物修饰的NiO/Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化制合成气的研究

天然气是非常丰富的石化燃料资源,对其优化利用而受到世界各国的高度重视.现有的已工业化的天然气加工利用方法主要为间接法,即由CH_4经水蒸汽重整制合成气,然后由费托反应等再进一步转化为汽油、柴油、甲醇、乙二醇等各种液体燃料和有机化工原料;此外,还有氯化氧化制氯化甲烷、高温裂解制乙炔等.但缺点是:设备复杂,投资大,高温高压,腐蚀性大等.目前处于开发阶段的几种主要甲烷催化转化方法:(1)甲烷氧化偶联制取乙烯、乙烷,     

可再生合成燃料研究进展

能源是支撑人类文明和发展的源泉,自古以来人类社会的每一次重要进步都伴随着能源利用效率的不断提升.然而,化石燃料的过度开采和利用不仅造成了能源危机,而且还导致了温室气体、颗粒物等污染物过量排放所引发的严重环境问题.如何获得可再生的洁净燃料是人类社会可持续发展面临的重要挑战. 19世纪中叶,人类已经开展了制备可再生合成燃料方面的探索,发现利用厌氧微生物可以转化生物质制取富含甲烷的燃气.历经160余年的发展,已经形成了多条直接或间接的可再生合成燃料制备途径.本文围绕可再生燃料的电化学合成、光催化转化、热化学转化、微生物转化四种主要合成路线,综述了利用可再生能源转化二氧化碳制备甲烷、醇醚燃料、烷烃柴油、航空燃油等合成燃料的发展历程、重要进展及挑战,为未来的燃料可持续供给提供新思路.     

大气中的甲烷气增加

近年来,大气中的甲烷含量一直在增加。新西兰核科学研究所的研究小组,使用碳放射性同位素,发现大气中甲烷的32%来源于化石燃料。调查南极的冰,结果表明,大气中的甲烷含量,经历过去3万年以上,大体是一定的,约为现在的一半。甲烷的增加,大约从400年前开始     

海底气体水合物

外大陆架边缘的海洋沉积物中存在大规模气体水合物已成为地学界的共识.海底气体水合物是由甲烷等气体和水分子组成的类似冰状的固态物质.根据目前的粗略估计,赋存在气体水合物中的碳约为1013t,相当于全球其他化石燃料中碳含量的两倍.由于气体水合物处于亚稳定状态,因此它既可作为21世纪潜在的能源资源,又可在非稳定状态导致海底滑塌和滑坡等地质灾害,并可通过释放甲烷显著影响全球气候.     

天然气的生成

所谓天然气并非广义上的天然气体,而是以碳氢化合物为主的气体.这是一种燃料气.其化学成分以甲烷(CH4)为主,其次是己烷,丙烷,丁烷.在标准状态下,甲烷,己烷,丙烷,丁烷为气体状态,戊烷以上为液体状态.此外还含有,硫化氢,一氧化碳,二氧化碳,氢,氮,氩,等气体.     

微生物电池

最近日本东京工业大学资源化学研究所的铃木周一教授,试制成功一种能同时处理废水、发电及产生甲烷燃料的微生物电池。微生物电池的独特之处,其一是具有吞食废水中有机物质并可产生氢气发生菌。其二是利用形成的氢气和空气中的氧气做成燃料电     

甲烷均相转化研究进展

在绿色、经济的反应条件下实现甲烷的直接转化一直是化工能源领域面临的重大挑战之一.在过去的10年中,有机合成化学家们相继发展了多种甲烷均相转化方法,为利用丰富的甲烷作为化工原料来合成高附加值的化工产品提供了新的转化途径.本文从反应作用机制方面总结了近年来甲烷均相转化领域的研究进展,包括过渡金属和主族金属参与的,以及光促进的甲烷均相转化等.在这些研究进展中,过渡金属催化的甲烷转化方法占据主要,涌现了对甲烷碳氢键进行亲电活化、氧化加成和卡宾插入等多种不同活化机制.引人注意的是,光催化模式利用清洁的光能为反应提供能量,为甲烷的均相转化提供了一种更加绿色可持续的化学转化方案.文末对发展更多高效的光促甲烷转化反应及其应用前景进行了展望.     

生物质能现状与发展

我国作为一个世界上最大的农业大国,具有极为丰富的生物质资源.所谓生物质就是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物.这些生命循环往复,顽强地生存着,它们巧妙地将太阳能以化学能或其他能量形式贮存在自己的体中形成生物质能.人类发现,利用不同的技术手段可将生物质转化为常规的固态、液态和气态燃料,这是一种取之不尽、用之不竭可再生能源.     

碱金属和稀土金属氧化物修饰的NiO/Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气的研究

<正>天然气是非常丰富的石化燃料资源,对其优化利用而受到世界各国的高度重视.现有的已工业化的天然气加工利用方法主要为间接法,即由CH₄经水蒸汽重整制合成气,然后由费托反应等再进一步转化为汽油、柴油、甲醇、乙二醇等各种液体燃料和有机化工原料;此外,还有氯化氧化制氯化甲烷、高温裂解制乙炔等.但缺点是:设备复杂,投资大,高温高压,腐蚀性大等.     

新“光合作用”将二氧化碳变为甲烷

正长期以来,研究人员一直试图模拟光合作用,利用太阳的能量产生化学燃料。现在,一支研究团队比以往任何时候都更接近这个目标——他们开发了一种新的铜和铁基催化剂,可利用光将二氧化碳转化为天然气的主要成分甲烷。如果经过进一步改进,新的催化剂将有助于减少人们对化石燃料的依赖。这项新研究是"令人兴奋的进步"。未参与该项研究的加拿大多伦多大学化学家、太阳能燃料专家Edward Sargent说:"产生甲烷的好处在于储存、分配和利用这种燃料的基础设施已经广泛存在。"     

古人点燃全球升温之火

早在工厂及世界化石燃料市场出现之前很久,人类就已经开始向大气排放二氧化碳。这个新结论是以冻结在南极冰块中的远古空气样本作为基础而得出的。在有两千年历史的冰芯中,气泡中竟奇迹般地含有高浓度的二氧化碳、甲烷等温室气体。其中,大量甲烷中所含有的碳同位素,跟木头、     

一个引人注目的课题--褐矮星研究

褐矮星是质量界于13到75倍木星质量的天体.核心不能进行热核反应而靠引力收缩的能量发光.因此在它们的大气中能够找到锂谱线和甲烷线.1995年以来,人们找到了许多褐矮星.在年轻星团中比较容易找到褐矮星,也可以利用光时效应找到褐矮星.     

天然气研究工作的考察

天然气在我国儲量十分丰富,据現有地貭資料估計,仅四川地区就有远景儲量約万亿立方米。天然气在我国分布又极广泛,已发現的气苗有几百处之多。由于天然气的化学組成主要为甲烷(含量高的可达98％),此外尚有少量其他气体烃和稀有气体、氮气等,因此,天然气可以說是一种最廉价的燃料和化学工业原料气体。利用天然气作为燃料(主要是煎制岩盐)或制作炭黑等,在我国已有千年历史。作为近代工业燃料或原料的应用,近年来已有良好的开始。为了更好地規划开展天然气研究的工作,为祖国宝貴资源的开发利用創造条件,中国科学院在今年     

“重口味”的生物公交汽车

<正>当今社会,环保是全世界都积极追求的目标。近日,英国第一辆生物公交汽车Bio-Bus正式上路,其处女行程约为32千米。这种公交车共有40个座位,以人类粪便或废弃食品等产生的甲烷气体为燃料。Bio-Bus单缸燃料的容量相当于1个人5年排泄粪便总量产生的甲烷,这足以支持它行驶305千米。不少市民表示:"虽然乘坐这种公交汽车需要克服一     

冰下宝藏

<正>世界上储量最丰富、最清洁的化石燃料——甲烷水合物(俗称可燃冰)将成为世界各国竞相研究的勘探对象。大约十几个看起来很像当地渔民的人,穿着厚厚的外套,正团团围住一个冰孔。冰面上,钢丝绳绞车正小心翼翼地将一根又粗又长的管子放进西伯利亚冰冷的海水里。冰面上的人是俄罗斯科学院西伯利亚伊尔库茨克科学中心海洋研究所     

垃圾:转化为生物煤气

一种新思路正开始形成产业，即开发垃圾这一潜在的能源。最基本的例子是把有机垃圾转化成生物煤气——一种可作燃料的气体，其成分类似天然气——主要是甲烷。现时北爱尔兰贝尔法斯特的 Ｑｕｅｅｎ大学的化学家们已经开发出一项有效地燃烧生物煤气而不产生污染副产品的新技术。正是其污染物阻碍了这一能源的开掘和利用。 生物煤气的产生过程就如同自然界一直在发生的有机物的分解。在沼泽、积水的泥土，甚至在我们的热源管道系统内，热熔有机物中的细菌在绝氧（没有空气）条件下把它们转化为甲烷。 通过厌氧菌分解垃圾，像把污水、腐烂的植…     

材料科学:孔隙的故事

<正>在德国莱茵河畔坐落着一个用钢铁铸造的仿佛小型城市的公司:化工巨头巴斯夫的总部。白天,巴斯夫的人流量大概有50 000人,这里密布着用公司中正在交易的股票命名的街道:甲醇路、氨气路、汽油路。在过去的两年中,小部分箱式送货车和小汽车在这些街道上行驶了几千公里,而它们其实大有秘密:燃料箱中装满了一种特殊的晶体材料,材料上充满了约一纳米宽的小孔。这些孔的内部是排列整齐的甲烷分子,时刻准备着为货车的内燃机提供燃料。     

太空推进技术的新研发

小型核火箭人类在探测太阳系外层行星中总有一天会不满足于仅仅发射快速飞行的小型探测器。我们会设法将航天器发射到环绕这些酷热的庞然大物的轨道上去 ,让机器人登上它们的卫星 ,甚至采集岩石和泥土的样品 ,然后把它带回地球。最后 ,我们会要求将宇航员送到它们的神奇的卫星上去 ,这是至少三两个被认为有丰富的液态水的卫星 (我们知道 ,水是生命的基本需求 )。完成这样的飞行任务 ,我们需要的不是化学燃料而是以核裂变为动力的火箭。化学火箭曾经为我们工作得很好 ,但是一定质量的化学燃料可提供相对较低的能量 ,使航天器的作用受到严重的…     

稻田甲烷在全球气候变化中的作用

工业常常被责为使地球变暖的“温室”气体之源,但是农业也向大气中排放这种“温室”气体。国际水稻所甲烷研究协调员H.V.诺伊(H.V.Neue)博士说,占水稻总产量95％的浸水稻田每年排放出的甲烷约占到大气甲烷的25％。研究的目的是减少甲烷的排放,那么要做的第一步就是更多地了解甲烷产生的过程。国际水稻研究所土壤和大气化学家正致力于水稻排放甲烷的田间和实验室研究。这个项目是“气候变化和水稻生产怎样相互影响”五年研究计划中的一部分,它是由美国环境保护署资助的。     

大西洋洋中脊Logatchev热液场水柱中甲烷羽状流的探测

利用吹扫捕集法在“大洋一号”船上现场探测到Logatchev热液场水柱上方及附近存在明显的甲烷羽状流. 测定结果显示, 热液区海水甲烷背景含量为1.05~1.68 nmol/L, 明显高于大西洋深海平原正常海水甲烷背景值(0.4~0.5 nmol/L), 表明热液系统是海水溶解甲烷的重要来源之一; 在垂直剖面上, 甲烷含量最大异常值的变化范围为7.14~113.90 nmol/L, 其对应的水深为离海底180~500 m. 羽状流中甲烷浓度分布以及羽状流的结构特征可能受下方热液喷发供应、洋流混合和微生物氧化消耗等过程控制. 另外, MAR-CTD3站甲烷的分布规律明显不同于其他站位, 可能暗示周围存在新的热液喷口. 探测到甲烷羽状流之处同时还伴随温度和浊度的异常, 有力证明了甲烷羽状流的存在是找寻海底热液活动地点最有效的手段之一.