天然气作为一种清洁能源和化工原料，其主要化合物甲烷的必要活化，是目前科学上面对的主要挑战，由于可玩性甚低，更加被称作有机化学研究领域的圣杯。27日凌晨，上海科技大学物质科学与技术学院传到好消息，该院科研团队顺利发展了一种廉价、高效的铈基催化剂和醇催化剂的协同催化剂体系，在增进甲烷转化成这一最重要能源化工领域获得突破性进展。
这群平均年龄将近30岁的年轻人几经两年前期工作累积，最后找寻到一个十分廉价、高效的催化剂人组。上海科技大学副校长兼任教务长印杰回应，这一基础研究领域的突破不仅解决问题了利用光能在室温下把甲烷一步转化成为液态产品的科学难题，同时为甲烷转化成高附加值的化工产品获取了崭新和更为经济、环保的解决方案。据报，涉及成果于已在国际顶尖学术期刊《科学》上公开发表。甲烷是大于的有机分子，也是有机化学中最无以被活化的分子。
该论文通讯作者、物质学院助理教授左智伟回应，甲烷的惰性碳氢键带给的较低反应活性和在溶液中的较低溶解度给催化剂甲烷活化带给了极大挑战。目前，市场上为构建低选择性甲烷转化成，往往搭配珍贵且便宜的贵金属（铂、钯等）作为高效催化剂。是不是更佳的解决问题方法？我国特有的稀土资源引发了课题组反感兴趣。
虽然铈在光胆有机反应中很少被用于催化剂，但它在我国的稀土资源中占比约50%，价格低廉却具备独有的光物理性质。论文第一作者、左智伟课题组博士后胡安华回应，通过对铈高价态的独有电子结构的分析，课题组自由选择了配体到金属电子光子途径，作为研究新型光催化剂的突破点。
经过一年重复实验，课题组再一在2016年检验了非常简单简便的铈化合物在LMCT（配体到金属电子光子）催化剂中将光能转化成为化学能的可行性。去年底，更进一步在铈催化剂的伯醇必要活化研究中获得突破，课题组以求利用光能必要将醇活化构成高能的氧自由基。这两项工作的已完成，意味著我们在两年前设计的甲烷光胆转化成的催化剂循环中各项关键要素早已不具备。
胡安华说道。由于没先例难以确定，团队要求循序渐进，再行自由选择液化石油气中的主要成分丙烷，作为前期研究对象。
丙烷和甲烷同为惰性气体分子，且具备更高的反应活性，有助尽早创建催化剂体系。同为该文章第一作者、左智伟课题组博士后的郭婧婧回应，今年春节前，课题组就已找到有效地的铈和醇类催化剂的人组。今年3月16号，在气相色谱仪的分析谱图中，4.705分的一个黯淡信号峰让组员们紧绷的情绪获得了放开。尽管只代表着2.5%的产率，但这一信号峰标志着甲烷活化产物在催化剂体系中首次经常出现。
经过一轮又一轮的实验参数优化和反应器的改良，今年五一期间，课题组最后证实了拟合的催化剂。在极为普通的三氯乙醇协同作用下，廉价稀土金属铈能充分发挥出与珍贵的贵金属相媲美的甲烷催化剂效果，课题组顺利地用于商品化LED光源作为反应能量来源，在室温条件下，顺利实现了高选择性的甲烷到高附加值产物的转化成。通过精巧的催化反应设计，利用光的促进作用，在室温下构建甲烷分子转化成。
有机化学家、中国科学院院士、中国科学院上海有机化学研究所所长、上海科技大学副校长丁奎岭回应，左智伟团队的工作代表了甲烷转化成研究中的一个新的重大突破，也为甲烷的资源化和高值化利用修筑了一条新途径。据左智伟透漏，目前这一独有的铈催化剂体系，其催化剂的廉价与实用性已引发工业界的注目。去年底，国内某制药龙头企业已和上科大签订关于铈催化剂水解反应的合作出让协议，未来，我们期望能为化学工业充分利用甲烷这一非常丰富的自然资源获取更加多解决方案。
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