一种新的仿生沸石催化剂，由慕尼黑技术大学(TUM)、埃因霍温科技大学和阿姆斯特丹大学的研究人员组成的国际研究小组开发，可能为小规模天然气转换为燃料和化工起始原料的气液技术铺平道路。

 

一种新仿生沸石催化剂可能为小规模天然气转化为燃料和化工起始原料的“气液”技术铺平道路。铜原子为沸石提供蓝颜色。

(图片来源：慕尼黑工业大学Andreas Battenberg)

研究甲烷转化为甲醇的选择性氧化机理，他们确定了三核铜氧代团簇作为沸石微孔内部的活性中心。

在矿物油资源濒临枯竭的时代，天然气正变得越来越重要，但天然气难以运输且不容易集成到现有工业基础设施。其中一个解决方案是应用气液转换技术。这些技术将天然气的主要成分甲烷，转化为所谓的合成气体，随后利用合成气体得到甲醇和碳氢化合物。然后液体被运到世界各地的化工厂或燃料公司。

以上方法目前只适用在大规模处理。目前没有可用的气液转换化学方法，将偏远地区较小规模来源的甲烷以经济的方式进行处理，这促进了许多甲烷转换化学的研究。

在所有可能直接转换较小规模甲烷的方法中，部分氧化似乎是转化成甲醇最可行的方法，因为它需要较低的操作温度，本质上更安全、更节能。

仿生催化剂

研究小组由Moniek Tromp(阿姆斯特丹大学/范特霍夫分子科学研究所)，Evgeny Pidko和Emiel Hensen(埃因霍温科技大学)，Maricruz Sanchez-Sanchez(慕尼黑技术大学)以及Johannes Lercher(慕尼黑技术大学和西北太平洋国家实验室)的专家们组成，目前的工作重点是利用仿生方法使甲烷部分氧化。

团队研究重点是改性的沸石，一种高度结构化的多孔材料，由慕尼黑Lercher研究小组开发，这种具有丝光沸石结构的铜置换沸石具有类似酶的反应，有效地和选择性地把甲烷氧化成甲醇。

在他们发表在《自然通信》的文章中，研究者率先提出详细的分子观点，利用沸石模仿甲烷单氧酶(MMO)的活性位置。

高度选择性

研究人员表明，沸石的微孔为含铜三聚物分子中间产物的高度选择性稳定，提供了一个完美的封闭环境。这一结果结合了慕尼黑工业大学的动力学研究，阿姆斯特丹大学的先进光谱分析和埃因霍温大学的理论建模。三核铜氧代团簇被认为有高反应活性，可激活甲烷的碳氢键，随后促进转化为甲醇。

“被开发的沸石是为数不多具有确定活跃位置的催化剂之一，活跃位置均匀分布在沸石的结构框架中，一种真正的单点异质催化剂，”Johannes Lercher教授说。“与比之前报道的沸石催化剂相比，该方法具有更高的甲醇转换效率。”

此外，研究表明了活性位置结构和催化活性之间明确的关联。这使得沸石成为一种“更有期望”的材料，相比于酶系统，达到更高的催化活性和选择性水平。

 

新材料在线编译整理——翻译：Grubby      校正：摩天轮