精密测量院拥有两个国家重点实验室，一个国家大型科学仪器中心，一个国家台站网等4个国家级平台，各类省部级重点平台基地20余个。 现有职工600余人，其中院士4人、杰青13人，各类国家、科学院、省部级人才占比60%以上。2017年至今，在精密测量领域承担了数十项重大重点项目，其中，国家战略先导专项（2.5亿元）1项、重点研发计划12项、各类重大仪器研制专项10余项。精密探测技术和仪器已成为精密测量院满足国家需求和社会经济发展的优势领域方向。 精密...
中国科学院精密测量科学与技术创新研究院（以下简称精密测量院）是由中国科学院武汉物理与数学研究所（始建于1958年）、中国科学院测量与地球物理研究所（始建于1957年）融合组建而成，是湖北省首个中国科学院创新研究院。 回望来时路，峥嵘六十载。在方俊、王天眷、张承修、李钧、李国平、丁夏畦、许厚泽、叶朝辉等老一辈科学家的带领下，精密测量院历经几代科技工作者的辛勤努力和开拓创新，解决了一系列事关国家全局的重大科...
精密测量院立足精密测量科学与技术创新，面向国家的重大战略需求，发挥多学科交叉优势，开展原子频标与精密测量物理、大地测量和地球物理、综合定位导航授时、脑科学与重大疾病以及多学科交叉的数学计算等研究，促进以原子频标、原子干涉、核磁共振、重力测量、地震探测等精密测量技术为核心的学科发展，形成精密原子、精密分子、精密地球三...
近日，精密测量院徐君和邓风研究团队联合英国卡迪夫大学Graham Hutchings教授等合作者，在甲烷选择性氧化研究方面取得重要进展。开发了金（Au）负载的ZSM-5分子筛（Au/ZSM-5）催化剂，实现了在氧气条件下催化甲烷高选择性氧化为甲醇和乙酸的催化反应过程，并对其催化机制进行了深入的研究。相关研究成果发表在《自然-催化》上。
作为最清洁、最丰富的天然碳资源，甲烷广泛分布于天然气、页岩气、煤层气、甲烷水合物等中，可以作为生产高价值化学品的重要C1资源。因甲烷储藏的地区偏远，因此在开采现场将甲烷转化为可运输的含氧化合物（甲醇、甲酸、乙酸等）对甲烷的高效利用具有重大意义。然而，由于甲烷的 C-H 键能较大，通常需要苛刻的条件（高温和高压）才能将其转化，如工业上高能耗的间接转化过程先将甲烷转化成合成气（CO + H2）再转化为高附加值的产物。人们一直追求能将甲烷直接部分氧化为高附加值化学品，由于所生成的含氧化合物的性质比甲烷更活泼，它们通常更容易过度氧化为CO2等副产品。因此，甲烷选择性氧化被称为是催化中的“圣杯”反应之一。寻求能够在温和条件下具有工业前景的甲烷选择性氧化路线引起了学术界和工业界的极大关注。
针对上述问题，研究人员开发了金（Au）负载的 ZSM-5沸石分子筛 (Au/ZSM-5)，纳米颗粒 Au 作为氧化中心。该催化剂可以在没有共还原剂（H2或CO）的条件下，在 120-240°C 的温度范围内利用O2实现甲烷选择性氧化生成甲醇和乙酸的反应。利用核磁共振（NMR）方法对反应产物含量进行了定量分析，发现在较短反应时间内可获得7.3 mol/molAu/h 的最大含氧化合物产量，与常规Cu负载分子筛催化剂只能催化生成C1产物不同，该体系中可生成乙酸等 C2 氧化产物，这表明Au-ZSM-5 催化剂上具有不同的催化反应机制。通过二维1H-13C相关谱NMR实验结合12C和13C同位素示踪技术深入研究了甲烷转化机制，发现催化剂表面的Au纳米粒子能够促进氧气活化，进而生成活性氧物种与甲烷发生反应，该反应涉及在固体催化表面上活性物种（甲基、过氧甲基、乙酰基等）的生成与转化过程，而不仅仅是甲烷在溶液相的氧化反应。更重要的是该催化剂能只使用 O2 作为氧化剂来生成C2含氧化合物，而在其他贵金属（如Rh和Ir）改性沸石催化剂上通常需要CO作为共反应物（还原剂）。此项工作不仅为多相催化剂实现氧气条件下甲烷选择性氧化反应提供了坚实的实验证据，也为甲烷选择性转化这一催化领域的“圣杯”反应提供了新的研究思路。
Au/ZSM-5催化甲烷选择性氧化生成甲醇与乙酸示意图
相关研究成果以 “Au/ZSM-5 catalyses the selective oxidation of CH4 to CH3OH and CH3COOH using O2（Au负载ZSM-5催化剂氧气条件下催化甲烷选择性氧化为甲醇和乙酸）”为题，近期在Nature Catalysis (《自然-催化》)在线发表。精密测量院为该工作的第一完成单位，精密测量院副研究员齐国栋为第一作者，研究员徐君与卡迪夫大学教授Hutchings为通讯联系人。
该项研究工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院、湖北省科技厅的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41929-021-00725-8
科研动态
精密测量院在分子筛催化甲烷选择性氧化研究方面取得重要进展
近日，精密测量院徐君和邓风研究团队联合英国卡迪夫大学Graham Hutchings教授等合作者，在甲烷选择性氧化研究方面取得重要进展。开发了金（Au）负载的ZSM-5分子筛（Au/ZSM-5）催化剂，实现了在氧气条件下催化甲烷高选择性氧化为甲醇和乙酸的催化反应过程，并对其催化机制进行了深入的研究。相关研究成果发表在《自然-催化》上。
作为最清洁、最丰富的天然碳资源，甲烷广泛分布于天然气、页岩气、煤层气、甲烷水合物等中，可以作为生产高价值化学品的重要C1资源。因甲烷储藏的地区偏远，因此在开采现场将甲烷转化为可运输的含氧化合物（甲醇、甲酸、乙酸等）对甲烷的高效利用具有重大意义。然而，由于甲烷的 C-H 键能较大，通常需要苛刻的条件（高温和高压）才能将其转化，如工业上高能耗的间接转化过程先将甲烷转化成合成气（CO + H2）再转化为高附加值的产物。人们一直追求能将甲烷直接部分氧化为高附加值化学品，由于所生成的含氧化合物的性质比甲烷更活泼，它们通常更容易过度氧化为CO2等副产品。因此，甲烷选择性氧化被称为是催化中的“圣杯”反应之一。寻求能够在温和条件下具有工业前景的甲烷选择性氧化路线引起了学术界和工业界的极大关注。
针对上述问题，研究人员开发了金（Au）负载的 ZSM-5沸石分子筛 (Au/ZSM-5)，纳米颗粒 Au 作为氧化中心。该催化剂可以在没有共还原剂（H2或CO）的条件下，在 120-240°C 的温度范围内利用O2实现甲烷选择性氧化生成甲醇和乙酸的反应。利用核磁共振（NMR）方法对反应产物含量进行了定量分析，发现在较短反应时间内可获得7.3 mol/molAu/h 的最大含氧化合物产量，与常规Cu负载分子筛催化剂只能催化生成C1产物不同，该体系中可生成乙酸等 C2 氧化产物，这表明Au-ZSM-5 催化剂上具有不同的催化反应机制。通过二维1H-13C相关谱NMR实验结合12C和13C同位素示踪技术深入研究了甲烷转化机制，发现催化剂表面的Au纳米粒子能够促进氧气活化，进而生成活性氧物种与甲烷发生反应，该反应涉及在固体催化表面上活性物种（甲基、过氧甲基、乙酰基等）的生成与转化过程，而不仅仅是甲烷在溶液相的氧化反应。更重要的是该催化剂能只使用 O2 作为氧化剂来生成C2含氧化合物，而在其他贵金属（如Rh和Ir）改性沸石催化剂上通常需要CO作为共反应物（还原剂）。此项工作不仅为多相催化剂实现氧气条件下甲烷选择性氧化反应提供了坚实的实验证据，也为甲烷选择性转化这一催化领域的“圣杯”反应提供了新的研究思路。
Au/ZSM-5催化甲烷选择性氧化生成甲醇与乙酸示意图
相关研究成果以 “Au/ZSM-5 catalyses the selective oxidation of CH4 to CH3OH and CH3COOH using O2（Au负载ZSM-5催化剂氧气条件下催化甲烷选择性氧化为甲醇和乙酸）”为题，近期在Nature Catalysis (《自然-催化》)在线发表。精密测量院为该工作的第一完成单位，精密测量院副研究员齐国栋为第一作者，研究员徐君与卡迪夫大学教授Hutchings为通讯联系人。
该项研究工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院、湖北省科技厅的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41929-021-00725-8