东京工业大学的横井俊之副教授等人开发出了一种将沸石作为催化剂变甲烷为甲醇的技术。沸石是由硅和铝组成的多孔矿物，常用作吸附剂。该技术实用化后，甲烷的转化将无需使用铂等昂贵的金属催化剂，从而降低转化成本。
本次研究使用的沸石电子显微镜图像（供图：横井副教授）
甲烷是一种温室气体，亟待实现有效利用和减排。但由于其化学性质稳定，很难通过化学反应转化为其他有用的物质，而且甲烷转化为甲醇需要使用昂贵的金属催化剂。使用沸石作为催化剂的研究虽然也取得了进展，但需要在沸石中嵌入铁和铜的微粒，制造工艺费事。
东京工业大学既往的研究发现，将沸石加热到500度后，其部分结构被破坏，铝原子的状态发生变化从而促进甲烷发生化学反应。这一过程无需使用铁和铜。当甲烷和一氧化氮通过这种被加热的沸石时，几乎所有甲烷都可以在250℃转化为甲醇。沸石中含有的铝还能防止生成的甲醇进一步转化为其他物质。
甲醇是可用于合成塑料原料等物质的重要化学原料。由于其常温下为液体，比气态的甲烷更易运输和储存。横井副教授表示：“今后，我们希望推进提高收率的研究。”
另外，副产物的应对措施也是一项挑战。与传统的金属催化剂一样，即使使用了沸石催化剂，在提高温度加速反应增加甲醇的产量时，已经生成的甲醇会发生额外的化学反应，变成乙烯等副产物。因此，还有必要开发一种能够简便地从含有副产物的实验产物中分离出甲醇的技术。
原文：《日本经济新闻》、2024/7/2
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Journal of the American Chemical Society (J. Am. Chem. Soc.)
论文：Direct Oxidation of Methane to Methanol over Transition-Metal-Free Ferrierite Zeolite Catalysts
DOI：10.1021/jacs.4c00646
