新甲烷轉化催化劑問世 可將二氧化碳重新變燃料

華盛頓大學聖路易斯分校藝術與科學系化學助理教授 Liviu M. Mirica 博士及其研究團隊最近在《美國化學會志》上發表論文，描述了一種新的金屬絡合物催化劑，其結構像一個在手套中的球，由 4 個氮原子包圍中間一個鈀原子構成，正是這種結構的有機分子導致了絡合物的超強化學活性：能夠在氧氣和光存在的條件下，將甲基基團組成乙烷。這是甲烷轉化為長鏈烴 (或液態燃料) 過程中的第二個步驟。該研究團隊正在調整該絡合物，令其能夠在甲烷轉化成乙烷過程中的第一個步驟中也發揮作用。
 
中新網引述《科學時報》報導， Mirica 的研究團隊去年曾經研究利用鈀化合物做催化劑分解水，實驗雖成功但卻與預期有差距。他們發現這種催化劑即便是在空氣環境下也很容易被氧化。因此，他們利用這一性質將其應用於甲烷向乙烷的轉化。據 Mirica 介紹，將甲烷轉化為乙烷是構建長鏈烴 (如丁烷、辛烷等) 的第一步，而長鏈烴在常溫常壓下處於液態，方便長距離輸運。

金屬絡合物只解決了甲烷向乙烷轉化問題的一半， Mirica 目前正試圖調整這種金屬絡合物，令其能夠在甲烷轉化成乙烷的整個反應過程中發揮作用，也就是打破一個 C-H 鍵，完成從甲烷到甲基的轉變。他們的另一項研究工作是測試該催化劑在二氧化碳還原為甲醇反應中的穩定性。二氧化碳作為一種非常穩定的分子，對其進行的任何操作都需要能量，而研究人員目前正試圖利用該催化劑將所需能量最小化。

Mirica 的最終目標，是找到一種可迴圈的碳化學反應，只需要利用催化劑和較少的太陽能，將二氧化碳重新變為燃料。