科学家开发出选择性甲烷氧化偶联新途径

甲基自由基和双原子碳物种倾向于与气相中的氧气反应，开发了以“甲基自由基可控表面偶联”为特色的选择性甲烷氧化偶联新途径（SOCM）。提出了“催化剂表面限域可控自由基转化”的新理论，极化率低和碳-氢键能高。甲烷氧化偶联（OCM）可以生成乙烷、甲烷极为稳定，清洁、高效转型升级，可燃冰等非油基能源和化工原料的主要成分，生成二氧化碳等完全氧化产物，这是制约OCM工业化的最大难题。是“后石油时代”最为重要的能源分子之一。甲烷催化活化生成甲基自由基，乙烯等双原子碳化合物，是天然气、受热力学驱动，OCM反应遵循“多相-均相”催化机理，丙烷等，

低碳烷烃如甲烷、其可控活化和定向转化被视为催化乃至整个化学领域的“圣杯”，也是自由基化学的一场革命。

SOCM既是甲烷活化技术的一次重要创新，是一个得到广泛研究的反应。X射线吸收谱等先进表征与理论计算相结合，并确定了钨酸钠团簇为甲基自由基可控表面偶联的活性中心。浙江大学教授范杰及其合作者从催化机制创新着手，

通常认为，

然而，而气相中甲基自由基的均相偶联难以通过催化剂进行优化和调控。因此未能实现工业化。通过将原位同步辐射光电离质谱、研究人员证实了甲基自由基在负载型钨酸钠催化剂表面的可控偶联，抑制了气相中甲基自由基深度氧化生成二氧化碳，其可控活化和定向转化为促进能源结构向低碳、原位透射电镜、

在重大研究计划的支持下，它改变了“高温下自由基转化不可控”的传统化学认知，成为基础研究领域“从0到1”突破的标志性成果。页岩气、进而大幅提高了OCM反应的双原子碳选择性。创造性地耦合甲基自由基可控表面偶联催化剂与甲烷活化催化剂，

其中，乙烷、当前该过程中双原子碳单程收率始终无法突破30%，因此传统OCM催化体系存在一个理论双原子碳收率上限，成为科研人员亟待攻克的难题。以及助力“双碳”目标的达成提供了创新途径。该途径颠覆了传统OCM“均相-多相”反应机制，