如果能利用自然界中丰富的温室气体甲烷作为替代石油的碳资源，将有助于减少环境负担并解决资源短缺问题。自然界中各种酶可促进甲烷的转化反应，但若想以工业手段将化学性质稳定的甲烷有效地转变为可利用的有机分子，需要有使氢离子与电子同时脱离的催化剂。也就是说，催化剂需要能同时兼顾“电子丰富部位”的“电子不足”这种此消彼长的关系，所以开发高效率的甲烷氧化催化剂并非易事。
由名古屋大学研究院理学研究科副教授山田泰之等人组成的研究团队，研发出了具有与天然甲烷氧化酶相媲美的催化能力的甲烷氧化催化剂。具体做法是将两个相对的双层型分子吸附在石墨上，第一层分子的电荷向石墨移动后分子带正电，这将方便甲烷的电子移动。另一方面，由于与氢离子脱离相关的第二层部分的电子密度不会降低，所以能够在提高催化剂分子脱离电子功能的同时，抑制氢离子脱离功能的下降。
甲烷氧化催化剂的结构及其反应活性种
通常甲烷重整需要数百度的高温，但在此次开发的催化反应中，通过将双层结构的分子在石墨上组织化，在温度不高于100℃的水溶液中，成功生成了甲醇、甲醛、蚁酸等物质。通过该研究成果，今后可期待能在较温和的条件下，将造成环境污染源的难分解性聚合物及废油等有机物、木质素等未得到充分运用的生物质分解为可利用的有机物，并将其资源化。
原文：JSTnews 2023年4月号
翻译编辑：JST客观日本编辑部
