廉价稀土金属助甲烷绿色转化 上科大团队掌握新途径价格不到传统方法万分之一

“大胆”“意想不到”，在左智伟看来，能够最终找到一个廉价且高效的催化剂，在绿色、温和的条件下促进甲烷转化为一系列高附加值产物，这是他们团队的幸运。近日，上科大物质科学与技术学院左智伟科研团队，在光促进甲烷转化这一重要能源化工领域取得突破性进展：他们成功发展了铈基催化剂和醇催化剂的协同催化体系。日前，这一科研成果在国际顶尖学术期刊《科学》上发表。
研究成果解决了利用光能在室温下把甲烷一步转化为液态产品的科学难题，为甲烷转化成高附加值的化工产品，例如火箭推进剂燃料等，提供了崭新、环保的解决方案。同时，对光促进铈催化模式的深入研究和进一步推广应用，将为我国高效利用铈这一特有的稀土金属资源提供新的思路和前景。
如今，天然气已经逐渐成为最具经济价值的自然资源之一，天然气的直接化学转化，不仅可以实现高附加值利用，还能避免天然气运输所带来的高额费用和污染。左智伟表示，研究如何对天然气中的主要化合物甲烷进行直接活化，是科学上目前面临的主要挑战，可以说是有机化学研究领域的“圣杯”。
为了实现高选择性甲烷转化，目前的高效催化剂一般需要使用稀有贵金属如铂、钯等，同时往往需要高温来提供反应活化能，这与工业中对规模性和经济性的要求相差甚远。
“我们所采用的催化剂非常廉价易得，市售催化剂的价格是每吨1.8万元，不到铂类催化剂价格的万分之一。”左智伟说。这一独特的铈催化体系及催化剂的廉价实用性已经引起了工业界的关注。国内相关药业公司已和上科大签订了一个关于铈催化氧化反应的合作转让协议，目前已经具备百公斤级别生产的条件。在美国国家科学院院士、普林斯顿大学教授大卫·麦克米兰看来，这一甲烷活化的新方向也将在医药、农业化学品和精细化工等行业中有着毋庸置疑的应用潜力，将在世界范围内产生广泛影响。

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