Een team van onderzoekers van de Universiteit van Lille, CNRS, Centraal Rijsel, Universiteit van Artois, In Frankrijk, en Keele University in het VK heeft een manier ontwikkeld om ethaan uit methaan te produceren met behulp van een fotochemische looping-strategie. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Energie , de groep beschrijft hun proces. Fumiaki Amano van de Universiteit van Kitakyushu in Japan heeft een News &Views-artikel gepubliceerd over het werk van het team in hetzelfde tijdschriftnummer.

In de afgelopen jaren, methaan is belangrijk geworden voor de productie van brandstoffen en andere chemicaliën. Maar door zijn stabiliteit, het omzetten van methaan in gewenste producten vereist hoge temperaturen en resulteert in een minder dan gewenste selectiviteit. Het ontwikkelen van een manier om dergelijke conversies uit te voeren zonder dat energie-intensieve warmteproductie nodig is, is al enkele jaren een doel van chemici in het veld. Voorafgaand onderzoek heeft gesuggereerd dat methaankoppeling een aantrekkelijke optie is vanwege het gemak waarmee het kan worden gedehydrogeneerd tot ethyleen. In deze nieuwe poging de onderzoekers volgden dergelijke suggesties op, en daarbij, hebben een manier ontwikkeld om ethaan uit methaan te produceren die eerdere problemen overwint.

Amano suggereert dat de succesfactor die door de onderzoekers wordt gebruikt, is gericht op de ontwikkeling van een driedelig nanocomposietmateriaal - door fosfowolfraamzuur en zilverkationen toe te voegen aan een traditionele TiO ₂ fotokatalysator. Het resulterende Ag-HPW/TiO ₂ nanocomposieten veroorzaakten methaankoppeling die resulteerde in de productie van ethaan - en ook kleine hoeveelheden propaan en CO ₂ . Het eindresultaat was een tweetraps lusproces dat was gebaseerd op fotochemische conversies. Amano merkt op dat het proces resulteerde in de reductie van zilverkationen tot een metallische, die werd gevolgd door heroxidatie van een metallische zilversoort met behulp van zuurstof die werd bestraald met ultraviolet licht. Hij wijst er ook op dat de HPW-coating die op de deeltjes werd gebruikt een belangrijke factor was bij het verbeteren van de selectiviteit, en suggereert dat de lus-redoxcyclus in sommige opzichten vergelijkbaar is met de reacties die plaatsvinden in oplaadbare batterijen.

Testen toonden aan dat het proces 90 procent selectiviteit op koolstofbasis heeft en dat de kwantumefficiëntie hoog werd geacht in vergelijking met andere fotokatalysatorsystemen.

© 2020 Wetenschap X Netwerk