Полная переработка бромаКогда бромистый метил превращается в топливо и химические вещества, бром выделяется в форме бромистого водорода (HBr). «Прелесть нашей реакции в том, что она позволяет брому из бромистого водорода снова встраиваться в бромистый метил, используя кислород. Таким образом, цикл брома замыкается, и бром не теряется», — говорит Перес-Рамирес.Оксибромирование метана, как называют эту реакцию, уже сегодня можно проводить с использованием катализаторов (ускорителей реакций).
Однако они обычно производят большое количество нежелательной продукции. Поэтому специалисты по катализу ETH искали способ улучшить селективность реакции.
В ходе многоступенчатого процесса выбора они исследовали большое количество различных каталитических материалов. Фосфат ванадия оказался наиболее подходящим.Более эффективно, чем при использовании синтез-газа
Фосфат ванадия является относительно мягким катализатором окисления, и это именно то, что химики ищут при оксибромировании метана. С одной стороны, катализатор достаточно прочен, чтобы позволить бромистому водороду реагировать с кислородом на поверхности катализатора.
С другой стороны, каталитическое действие фосфата ванадия слишком слабое, чтобы окислять нежелательный метан и бромированные продукты реакции.«Наш метод позволяет бромировать метан за один этап при атмосферном давлении и температуре ниже 500 градусов по Цельсию. Это делает его привлекательным для промышленности», — говорит Владимир Паунович, докторант группы Перес-Рамиреса.
В настоящее время метан промышленно превращается в химические вещества более высокого качества с использованием синтез-газа в качестве промежуточного продукта. Однако этот метод чрезвычайно энергоемкий, так как требует высокого давления (до 30 бар) и высоких температур (до 1000 градусов).Длительный срок службы катализатораНовый катализатор исключительно стабилен. «Бром — это галоген.
Галогены очень легко реагируют с метаном, что в данном случае желательно, но они также атакуют катализатор», — объясняет Пауновичи. «Наш катализатор противостоит коррозионной среде, что очень важно для его потенциального промышленного применения».Причина, по которой исследователи-химики стремятся шире использовать природный газ в качестве сырья для синтеза, в первую очередь потому, что он встречается в огромных количествах. «В настоящее время мы переживаем бум разведки природного газа. Если вы включите нетрадиционные, труднодоступные месторождения, такие как сланцевый газ или метан из угольных пластов, оценки показывают, что залежей газа хватит не менее 100 лет», — говорит Перес-Рамирес.
Сегодня сырьем, обычно используемым для химической продукции, является нефть. Однако запасы нефти сокращаются, и химики считают природный газ подходящей альтернативой.