直接利用丰富且低成本的分子氧(O2)作为氧化剂，在室温下直接将甲烷(CH4)转化为高附加值化学品，是CH4利用的理想途径。但由于甲烷的化学惰性和O2的低活性，这仍然是一个挑战。

近日，邓德辉教授及其副研究员领导的研究小组。中国科学院大连化学物理研究所于亮研究员在室温下(25℃)实现了CH4与O2直接转化为C1含氧化合物(CH3OH、HOCH2OH和HCOOH)。℃)在富边缘MoS2催化剂上。该研究于9月21日发表在《自然催化》杂志上。

由于甲烷极化率低、CH键能高(439kJmol-1)，甲烷催化转化为高附加值化学品是一个难题。

典型的CH4催化转化通常在高温(超过600℃)下进行，或借助强氧化剂(如发烟硫酸)或外部场(如等离子体)进行。然而，这种剧烈的反应很容易导致目标产物过度转化，例如过度氧化为CO2。

在低温甚至室温下直接转化CH4和O2是一种有吸引力的CH4转化策略。然而，由于在温和条件下连续形成活性氧物种以进行CH活化是很困难的。

原位表征和理论计算表明，MoS2边缘独特的硫空位双核钼(bi-Mo)位点能够在25℃下直接解离O2形成O=Mo=O*活性物种，这可以激活CH4的CH键，从而在室温下通过CH3O*中间体驱动CH4催化转化为C1含氧化合物。

在这项研究中，研究人员在室温下用O2转化CH4时，CH4转化率高达4.2%，C1含氧化合物的选择性超过99%。