本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
廉价燃料:很多人都希望降低汽油成本,不仅仅是为了汽车发动机运行。液态甲醇等天然气衍生物可以成为制造油漆到胶合板等各种化学品的基础。然而,甲醇通常来源于天然气成分甲烷,安全运输和储存甲烷气体成本很高。
液态形式将更易于使用、更安全且成本更低。但是,在工业规模上将甲烷转化为甲醇会增加成本,因为该反应需要大量的额外能量,以热量的形式。实际上大约需要1560华氏度的热量。当自然界进行转化时,效率更高:它在室温下发生。
一些在实验室中创造的蜂窝状分子正越来越接近那种炼金术。他们尚未实现这一目标,但他们最近完成了一项相关的壮举,将乙烷(另一种天然气成分)转化为液态乙醇。“化学家们长期以来一直试图做这样的事情,”加州大学伯克利分校的杰弗里·朗说,他也是其中一位化学家。
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这些分子被称为金属有机框架,或MOF。它们是在实验室中构建的,由金属原子组成,这些金属原子通过有机的、碳基分子连接在一起。结果看起来确实有点像蜂窝,或者是在微观尺度上构建的一盒饮料吸管。朗和他的同事们围绕铁原子构建了一个,称之为Fe-MOF-74,并为其申请了专利。
当科学家们将乙烷通过这些框架时,他们了解到,在过程结束时,其中很大一部分被转化为乙醇,他们两周前在Nature Chemistry上报道了这一发现。铁催化了反应,但刚性框架是保持铁暴露的关键,这样它才能完成这项工作。整个结构使铁保持开放,可以自由地与流经它的物质发生反应。
化学家们说,目标不是将天然气变成威士忌——乙醇是我们饮用的酒精——或任何其他饮料。MOF是“可调的”,这意味着化学家可以稍微改变它们的性质,以与其他气体成分发生反应。希望通过刻意的调整,最终能让他们转向甲烷,并在接近室温的条件下将其转化为液态甲醇,这是一个令人兴奋的前景。