近日，來自中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院和英國卡迪夫大學(xué)等研究人員，在甲烷選擇性氧化研究方面取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊開發(fā)了金（Au）負(fù)載的ZSM-5 分子篩（Au/ZSM-5）催化劑，實現(xiàn)了在氧氣條件下催化甲烷高選擇性氧化為甲醇和乙酸的催化反應(yīng)過程，并對其催化機(jī)制進(jìn)行了深入研究。

作為最清潔、最豐富的天然碳資源，甲烷分布于天然氣、頁巖氣、煤層氣、甲烷水合物等中，可以作為生產(chǎn)高價值化學(xué)品的重要C1 資源。因甲烷儲藏的地區(qū)偏遠(yuǎn)，因此在開采現(xiàn)場將甲烷轉(zhuǎn)化為可運輸?shù)暮趸衔铮状肌⒓姿?、乙酸等）對甲烷的高效利用具有重大意義。

然而，由于甲烷的C-H 鍵能較大，通常需要苛刻的條件（高溫和高壓）才能將其轉(zhuǎn)化，如工業(yè)上高能耗的間接轉(zhuǎn)化過程先將甲烷轉(zhuǎn)化成合成氣，再轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)物。針對上述問題，研究人員開發(fā)了Au/ZSM-5催化劑，納米顆粒Au 作為氧化中心。該催化劑可以在沒有共還原劑（氫氣或一氧化碳）的條件下，在120 ℃～240 ℃條件下利用氧氣實現(xiàn)甲烷選擇性氧化生成甲醇和乙酸。此項工作不僅為多相催化劑實現(xiàn)氧氣條件下甲烷選擇性氧化反應(yīng)提供了實驗證據(jù)，也為甲烷選擇性轉(zhuǎn)化這一催化領(lǐng)域的“圣杯”反應(yīng)提供了新的研究思路。