今日Science：Na+門控水傳導納米通道促進CO2轉化為液體燃料

木文韜 3年前 (2020-02-07) 10583瀏覽

【引言】

我們探索了是否可以制造納米通道，以在高溫和高壓條件下排斥大約為水合離子大小（如Na⁺，6.6?）的小氣體分子，以用于催化。例如，副產物水強烈抑制了CO₂加氫成液體燃料（如甲醇）的動力學和熱力學。疏氣導水納米通道可以通過除去水，保留反應氣體和產物的同時，可以提高反應速率，使平衡向產物生成方向轉移。但是，能夠區分水分子（動力學直徑2.6?）和小至H₂（動力學直徑2.9?）的氣體分子的埃級納米通道非常具有挑戰性。此外，需要將納米通道在沒有缺陷的情況下組裝成可以在> 200°C和> 20 bar的壓力下運行的實用分離膜。

【成果簡介】

今日，在美國倫斯勒理工學院Miao Yu團隊（通訊作者）帶領下，與浙江工業大學、密蘇里科技大學和美國天然氣技術研究所合作，報告了通過合理設計的方法組裝成厘米級膜，其具有可忽略不計的缺陷、阻氣水傳導性的NaA沸石納米通道。通過在高溫和高壓下實驗天然氣脫水證實了水的傳導，這很可能是由于Na⁺的門控效應的結果，該Na⁺位于8個氧環孔中，調節了其有效尺寸。這種導水膜（WCM）在高溫（200至250℃）和壓力（21至35 bar）下大幅的提高了CO₂轉化率和甲醇生產中CO₂加氫催化合成中甲醇產率。相關成果以題為“Na⁺-gated water-conducting nanochannels for boosting CO₂?conversion to liquid fuels”發表在了Science。