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  在全球能源格局持續變革的大背景下，清潔能源和高附加值化學品的需求呈現出迅猛增長的態勢，甲烷的高效轉化成為化學領域至關重要的研究焦點。甲烷作為天然氣和頁巖氣的最主要成分，儲量極其豐富，在化學合成領域蘊含著巨大的潛力，是極為理想的碳源。

  然而，甲烷分子的化學性質高度穩定，這種穩定性為其轉化帶來了諸多棘手難題。傳統的工業轉化工藝通常需要在高溫高壓的苛刻條件下進行，能耗巨大。特別是在制備需要通過C-C耦合反應生成的高價值產物時，平衡其轉化率和選擇性更是面臨諸多困難。

  該研究成果以Methane oxidation to ethanol by a molecular junction photocatalyst為題發表于《Nature》上。論文第一作者為謝吉嘉，2019年畢業于英國倫敦大學學院，2020年起就職于中國石化北京化工研究院。通訊作者為清華大學唐軍旺教授、中國科學技術大學黃偉新教授、英國卡迪夫大學C. Richard A. Catlow院士和香港大學郭正曉教授。

  為證實這一發現，應用CTF-1進行了光催化甲烷活化實驗，發現當水和氧氣同時存在時，乙醇的生成量大幅增加。同時與典型的無機光催化劑 TiO₂ 和聚合物催化劑 g-C₃N₄ 相比，CTF-1 在活性和選擇性上均展現出顯著優勢。TiO₂ 但同樣條件下僅生成 CO₂，g-C₃N₄ 可以將甲烷轉化為乙醇，但其產量和選擇性較低。 CTF-1 產生的乙醇量是 g-C₃N₄ 的5倍且選擇性達到 79%。為進一步提高活性，對 CTF-1 進行了 Pt 修飾，結果表明 3wt% PtOx 的引入使乙醇產量提高近 50%，同時保持約 80% 的選擇性。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08630-x

  下載：Methane oxidation to ethanol by a molecular junction photocatalyst