硅化物晶格限域的单中心铁催化剂实现甲烷无氧条件下的高效转化示意图。郭晓光绘制

　　中国科学院大连化学物理研究所包信和院士团队日前基于“纳米限域催化”的新概念，创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂，成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。相关成果发表在5月9日出版的《科学》杂志上，相关的PCT专利申请已进入美国、俄罗斯、日本，以及欧洲、中东等国家和地区。

　　今天，以储量相对丰富和价格低廉的天然气替代石油生产液体燃料和基础化学品成为研究和发展的重点。然而传统的甲烷转化路线冗长，投资和消耗高；尤为突出的问题是，由于采用了氧分子作为甲烷活化的助剂或介质，过程中不可避免地形成和排放大量温室气体二氧化碳，一方面影响生态环境，另一方面致使总碳的利用率大大降低，通常不会超过一半。因此，人们一直都在努力探索天然气直接转化利用的有效方法与过程。

　　但具有四面体对称性的甲烷分子是自然界中最最稳定的有机小分子，它的选择活化和定向转化是一个世界性难题，被誉为是催化，乃至化学领域的“圣杯”。各国科学家都在努力，但到目前为止收效甚微，还没有哪一种方法能真正实现工业化生产。

　　包信和院士领衔的团队基于“纳米限域催化”的新概念，创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂，成功实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。与天然气转化的传统路线相比，该技术彻底摒弃了高耗能的合成气制备过程，大大缩短了工艺路线，反应过程本身实现了二氧化碳的零排放，碳原子利用效率达到100％。

　　这项技术得到了产业界的好评。德国巴斯夫集团副总裁穆勒认为，这是一项“即将改变世界”的新技术，未来的推广应用将为天然气、页岩气的高效利用开辟一条全新的途径。目前，国内外多家能源和化学公司等都对这一产业变革性技术表现出了极大的兴趣，希望能优先合作。

　　（原载于《光明日报》 2014-05-22 12版）