甲烷芳构化是将甲烷直接转化为液体产品的有效途径之一，在催化科学、工业应用等方面具有重要意义。早期研究主要集中在开发高活性、高稳定性的催化剂，例如目前被广泛研究和使用的Mo/ZSM-5催化剂。但是该类催化剂仍然存在易积炭失活、CH4转化率低等问题。同时，研究人员也尝试在该体系中引入一定量氧气或温和的氧化剂，以实现甲烷的选择性催化转化。
近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所膜分离与催化团队负责人、中组部青年“千人计划”入选者江河清研究员与德国汉诺威大学、尤利西研究中心、拜耳公司等机构研究人员合作在透氧膜反应器中进行甲烷芳构化反应生成苯及其衍生物。在高温条件下，通过使用钙钛矿型透氧膜，氧气可以从空气侧转移到透氧膜的另一侧，并与甲烷芳构化所生成的氢气反应产生水，从而打破化学平衡，提高CH4转化率。此外通过使用该透氧膜反应器，可以有效的将氮气保留在空气侧，避免其进入甲烷-芳烃体系中。同时，研究发现由于氧气和水蒸汽的存在，显著改善了催化剂Mo/ZSM-5的积炭失活问题，延长了催化剂的使用寿命。
上述成果于近日发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，并被选为热点文章。
青岛能源所透氧膜反应器研究取得新进展
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