我国科学家实现高选择性制造乙烷和氢气

我高选择性地制造了乙烷和氢气。

中国科学技术大学熊玉杰教授，龙然教授研究团队与院士团队副研究员，南京大学院士团队姚教授合作，创新了光催化甲烷厌氧偶联的催化剂设计，实现了乙烷和氢气的高选择性制备，效率达到中温催化甲烷厌氧偶联水平该研究成果日前发表在《自然通讯》上

甲烷是天然气，可燃冰和沼气的主要成分，广泛分布于自然界如何将巨大的甲烷资源转化为经济附加值更高的燃料或化工产品，具有重要的科学意义和应用前景

甲烷光催化厌氧偶联可以在温和的条件下直接转化甲烷，同时获得多碳烃和氢气，是一种很有吸引力的途径。

熊玉杰介绍:光催化甲烷厌氧耦合法一方面不需要成熟的甲烷重整和费托合成两步间接转化法，避免了工艺复杂，能耗高，生产成本高的缺点，另一方面，该方法不需要使用苛刻的反应条件，避免了甲烷过度氧化生成大量二氧化碳等副产物。

目前，甲烷厌氧偶联常用的光催化剂主要是金属氧化物半导体材料熊玉杰说:这种光催化剂中的晶格氧原子很容易过度氧化甲烷，所以仍然会产生一氧化碳，二氧化碳等一些副产物，催化剂会完全失活

针对这一问题，熊玉杰和龙然团队提出了单原子配位负载的方法来调控光催化剂的价带电子结构，形成了非常稳定的单原子和晶格氧的配位结构，阻止了晶格氧原子直接参与光催化甲烷厌氧偶联反应，从而提高了光催化甲烷厌氧偶联性能，降低了甲烷的过度氧化程度。

基于这一策略，研究团队实现了每克催化剂每天可以生产0.7克乙烷，选择性为94.3%，氢气比例相同研究人员通过掺杂元素进一步提高了催化剂中晶格氧的稳定性，进而延长了催化性能的稳定性，为开发高效光催化甲烷厌氧偶联催化剂提供了新思路

评论者认为:这项工作使得通过光催化途径将甲烷转化为乙烷成为可能，显示了单原子催化剂的魅力。