本报讯 5月26日，记者从中国科学技术大学获悉，近日，该校研究团队与相关合作者创新一种催化剂的设计，能将甲烷资源更好地转化为具有更高经济附加值的燃料和化工产品。

在自然界中，甲烷的分布非常广泛，是天然气、可燃冰、沼气等的主要成分。中国科大教授熊宇杰介绍，在诸多转化方式中，“光催化甲烷无氧偶联方法”可以在温和条件下将甲烷直接转化，同时获取多碳烃类和氢气，是一条极具“吸引力”的途径。目前，常用于甲烷无氧偶联的光催化剂主要是金属氧化物半导体材料。熊宇杰说：“该光催化剂中的晶格氧原子，极易将甲烷过度氧化，所以依然会产生部分一氧化碳、二氧化碳等副产物，并导致催化剂完全失活。”

为此，熊宇杰、龙冉研究团队与杨金龙院士团队付岑峰副研究员、南京大学邹志刚院士团队姚颖方教授合作，创新了一种催化剂设计，实现了高选择性制备乙烷和氢气，效率达到中温热催化甲烷无氧偶联水平。

为解决该问题，熊宇杰和龙冉团队提出通过单原子配位负载的方法来调控光催化剂的价带电子结构，形成了极为稳定的单原子和晶格氧的配位结构，避免晶格氧原子直接参与光催化甲烷无氧偶联反应，从而在提高光催化甲烷无氧偶联性能的同时，降低甲烷的过度氧化程度。

基于该策略，研究团队实现了每克催化剂每天产生0.7克乙烷，其选择性达到94.3%，同时还能产生同比例的氢气。研究人员进一步通过元素掺杂的方法，提高了催化剂中晶格氧的稳定性，进而延长催化性能的稳定性，为发展高效光催化甲烷无氧偶联催化剂提供了新的思路。

这一研究成果已发表于《自然-通讯》。

合报全媒体记者 刘畅司晨

《江淮晨报》 (2022-05-27第A05版)

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