王峰等提出载体氧缺陷介导的生物质直接甲烷化新方法

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近日，我所生物能源化学品研究组（DNL0603）王峰研究员团队与大连理工大学王敏特聘研究员团队合作，发展了一种载体氧缺陷介导的生物质直接甲烷化新方法，实现了包括木质纤维素在内的生物质资源在温和条件下（<200℃）的高选择性转化制甲烷，为生物质资源的利用开拓了新路径。
　　甲烷作为天然气的主要成分，不仅是一种重要的燃料，也是一类重要的化工原料。将大量废弃的生物质资源转化为甲烷是一个非常有意义的过程。但是，由于生物质分子中存在大量坚固且种类繁多的C-C键和C-O键，在低温条件下实现生物质资源高选择性的转化至甲烷极具挑战。

　　本工作中，合作团队发展了一种载体氧缺陷介导方法，将“生物质氧化到CO2”与“CO2催化加氢到CH4”两个过程耦合起来，成功实现了较温和条件下的生物质资源直接甲烷化过程。研究发现，生物质分子被Ru/TiO2催化剂的晶格氧氧化至CO2，并在催化剂上生成氧缺陷；随后，CO2加氢还原到CH4过程中，裂解出的氧原子会填充氧缺陷从而恢复催化剂。该催化过程在温度低至120℃时仍可稳定催化甘油水溶液产生CH4。该工作为生物质资源的有效利用提供了新思路。
　　相关成果以“Oxygen Vacancy Mediated Catalytic Methanation of Lignocellulose at Temperature below 200℃”为题，于近日发表在《焦耳》（Joule）上。该工作得到国家自然科学基金、科技部重点研发计划、中科院B类先导专项“能源化学转化的本质与调控”等项目的资助。（文/图 周宏儒）
　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.07.001


      文章来源：大连化物所
       王峰，男，1977年7月生，博士，中国科学院大连化学物理研究所研究员。1999年7月大学毕业获学士学位，同年被推荐到中国科学院大连化学物理研究所攻读博士学位（硕博连读生）。2005年3月获博士学位后留组担任助理研究员。2005年7月至2009年12月，先后在美国加州大学berkeley分校日本北海道大学催化科学研究中心做博士后。2009年12月以所“百人计划”引进到中国科学院大连化学物理研究所工作，担任创新课题组组长，2011年获中国科学院“百人计划”择优支持。研究团队从事纳米新材料的制备，有机多相催化反应，C-H和C-O的选择活化，生物质催化转化等研究工作。已发表论文30多篇，申请专利20项。世界催化大会青年科学家奖（慕尼黑，2012），中国化学会催化委员会第一届“中国催化新秀奖”（沈阳，2012），大连化物所“林励吾优秀青年奖”（2012）和大连化物所科技创新个人奖（2013）。
       王敏，博士，大连理工大学张大煜学院特聘研究员，主要从事主要从事纳米催化剂新材料制备、催化选择氧化和生物质催化转化研究。在 Nat. Conmmun., Angew Chem. Int. Ed., Adv. Mater. ACS Catal.等杂志上发表研究论文60余篇，申请国家发明专利50余件，授权专利20余件。入选了中科院青促会会员，大连市青年科技之星。获得中科院优秀毕业生和中国科学院大连化学物理研究所“青年优秀奖”冠名奖。