上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院左智偉科研團(tuán)隊在光促進(jìn)甲烷轉(zhuǎn)化這一重要能源化工領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展：他們成功發(fā)展了一種廉價、高效的鈰基催化劑和醇催化劑的協(xié)同催化體系。這一基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的突破，解決了利用光能在室溫下把甲烷一步轉(zhuǎn)化為液態(tài)產(chǎn)品的科學(xué)難題，為甲烷轉(zhuǎn)化成高附加值的化工產(chǎn)品（例如火箭推進(jìn)劑燃料）提供了嶄新和更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的解決方案。同時，對這一高效、可持續(xù)的光促進(jìn)鈰催化模式的深入研究和進(jìn)一步推廣應(yīng)用，將為我國高效利用特有的稀土金屬資源提供新的思路和前景。

北京時間2018年7月27日凌晨，這一重大科研成果以“Selective functionalization of methane, ethane, and higher alkanes by ceriumphotocatalysis”為題，于國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）上在線發(fā)表。該課題由上?？萍即髮W(xué)左智偉課題組獨立完成，四位作者全部來自上科大物質(zhì)學(xué)院，平均年齡不到30歲：博士后胡安華、郭婧婧為共同第一作者，2016級碩博連讀研究生潘輝為第二作者，左智偉教授為通訊作者。這一研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委（面上項目）和千人計劃青年項目的資助。

天然氣作為一種清潔能源和化工原料，隨著近年來探明儲量和開采量的不斷上升，逐漸成為最具經(jīng)濟(jì)價值的重要自然資源之一。天然氣的直接化學(xué)轉(zhuǎn)化，不僅可以實現(xiàn)高附加值利用，還能避免天然氣運(yùn)輸所帶來的高額費用和污染。天然氣中的主要化合物是甲烷，研究如何對甲烷進(jìn)行直接活化，是科學(xué)上目前面臨的主要挑戰(zhàn)，也可以說是有機(jī)化學(xué)研究領(lǐng)域的“圣杯”。

有機(jī)化學(xué)家、中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所所長、上?？萍即髮W(xué)副校長丁奎嶺認(rèn)為，“甲烷分子的碳?xì)滏I活化和官能團(tuán)化是涉及能源和化工過程最基本的化學(xué)反應(yīng)之一，由于甲烷分子中碳?xì)滏I的高度穩(wěn)定性和弱極性，它的轉(zhuǎn)化極具挑戰(zhàn)性，通常需要高溫高壓等苛刻的反應(yīng)條件，因此如何在溫和條件下實現(xiàn)甲烷分子碳?xì)滏I的官能團(tuán)化，被認(rèn)為是化學(xué)中的‘圣杯’。左智偉團(tuán)隊的工作代表了甲烷轉(zhuǎn)化研究中的一個新的重大突破，通過精妙的催化反應(yīng)設(shè)計，利用光的促進(jìn)作用，在室溫下實現(xiàn)了甲烷分子的轉(zhuǎn)化，為甲烷的資源化和高值化利用開辟了一條新的途徑。”

現(xiàn)代光促氧化還原催化的開創(chuàng)者之一，美國國家科學(xué)院院士，普林斯頓大學(xué)教授David MacMillan 評價說：“左智偉團(tuán)隊取得了一個驚人的突破。過去十年中，光促氧化還原催化領(lǐng)域出現(xiàn)的許多研究方向都對我們的社會產(chǎn)生了重要的影響。這一新的研究成果又開創(chuàng)了一個甲烷活化的新方向，他們發(fā)展的LMCT催化方法將在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)化學(xué)品和精細(xì)化工等行業(yè)中有著毋庸置疑的應(yīng)用潛力。這是一個來自中國的年輕研究小組所完成的一項將在世界范圍內(nèi)產(chǎn)生廣泛影響的工作，我十分期待他們的下一個突破?！?/p>

（看看新聞Knews記者：周云 實習(xí)編輯：胡欣雨）