廉价稀土有望成为新型甲烷转化催化剂

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当被照亮时，气态甲烷有可能变成液体燃料吗？近日，上海科技大学宣布，材料科学与技术学院左志伟研究团队开发了一种廉价高效的铈基催化剂和醇类催化剂协同催化体系，使甲烷在光的照射下转化为高附加值的化工产品。该技术有望取代传统的高温高压贵金属催化体系，为甲烷开发利用提供一种新的、更经济环保的解决方案。《科学》在同一天的清晨在网上公布了结果。

作为天然气的主要成分，甲烷是有机化学中最简单的化合物，但也是最难被激活的分子。甲烷直接活化的探索被认为是有机化学研究领域的圣杯。左志伟教授表示，目前世界上常用的高效催化剂一般都需要使用稀有和昂贵的贵金属(铂、钯等)。)，并且经常需要高温高压的反应条件。考虑到规模和经济性，这种方法很难在工业上实际应用。

光促进氧化还原催化是一种新的催化技术，但还没有人尝试在室温下用光能活化甲烷。凭着直觉和勇气，左志伟的团队大胆尝试了这种催化技术，并选择了有机光化学中很少使用的材料铈作为催化剂。铈占中国稀土资源的近50%。如果成功，它肯定会降低催化剂的价格。左志伟兴奋地说道。值得一提的是，本课题的四位作者均来自上海科技大学材料科学学院，平均年龄不到30岁，是国内科学界的生力军。

从一开始，我们就意识到了这种方法的风险，所以我们没有急于研究甲烷。为了验证方案的可行性，左志伟的团队采取了循序渐进的策略，先后验证了一级醇、丙烷等物质。该团队花了两年时间尝试并优化了2202次，直到今年5月才最终确定最佳催化剂组合。实验表明，在普通三氯乙醇的协同作用下，廉价的稀土金属铈可以起到与稀有贵金属相当的甲烷催化作用。该团队成功使用商用led光源作为反应能源，在室温下成功实现了高选择性甲烷向高附加值产品的转化。据报道，这种催化剂非常容易获得，市场价格不到铂催化剂价格的万分之一，为大规模应用奠定了优势。去年底，上海科技大学与相关制药公司签订了铈催化氧化反应的合作转让协议，目前已满足100公斤的生产条件。