等离子体反应-分离耦合技术突破甲烷选择性氧化的转化率-选择性平衡难题

研究人员开发了一种创新的等离子体反应-分离耦合技术，通过构建液体膜等离子体反应器和高空速循环反应模式，成功解决了甲烷(CH4)常温常压下选择性氧化过程中中间产物过度氧化为CO2的难题。该技术实现了100小时稳定运行，显著提高了液体燃料产率，为甲烷工业化转化提供了新方案。

　　

这项突破性研究揭示了如何利用等离子体（plasma）技术打破甲烷（CH₄）选择性氧化中长期存在的转化率-选择性平衡限制。研究人员巧妙设计了液体膜等离子体反应器，通过物理隔离保护高活性中间产物，同时采用高空速循环（high-space-velocity cyclic）反应模式抑制深度氧化。

在环境温度和压力条件下，非热等离子体（non-thermal plasma）中的高能电子可高效活化甲烷C-H键。但传统方法面临目标含氧化合物比反应物更活泼的困境，导致不可避免的过度氧化。新开发的反应-分离耦合技术通过简易分离步骤，成功将液体燃料产率提升至工业应用水平，同时显著降低CO₂副产物生成。

该技术展现出多重优势：采用模块化设计的反应器和分离器可实现长期稳定运行（达100小时），为工业级化学合成奠定基础。更令人振奋的是，这种创新方法可拓展应用于其他多步或可逆反应体系，以及等离子体-催化剂协同过程。在绿色能源革命背景下，随着等离子体能耗问题的持续优化，这项技术将为甲烷资源的高值化利用开辟新途径。