科学家们已经通过一种称为光氧化的过程，利用铜等轻质分散的过渡金属，成功地将甲烷转化为甲醇。

该策略在圣卡洛斯联邦大学进行了测试。转化是在环境温度和压力条件下进行的，这可以使甲烷（一种强效温室气体）用于生产燃料。化学工业目前使用的工艺消耗大量能源。图片来源：研究人员档案。

该反应是在环境温度和压力（分别为 25 °C 和 1 bar）下将甲烷气体转化为液体燃料的最大反应。该研究已发表在《化学通讯》杂志上。

重量（baros）的希腊词是作为压力单位的“bar”一词的起源。海平面的典型大气压非常接近一巴 (100 kPa) 或 100,000 帕斯卡 (101,325 Pa)。

该研究的发现是朝着使天然气成为可用于制造汽油和柴油替代品的能源迈出的关键一步。

尽管它是一种化石燃料，但天然气在转化为甲醇时产生的二氧化碳 (CO 2 ) 比同类中的其他液体燃料要少。

甲醇是巴西化学工业的重要组成部分，用于合成各种商品和制造生物柴油。

例如，甲烷导致全球变暖的能力是 CO 2的 25 倍，因此从大气中去除甲烷对于减少气候变化的负面影响至关重要。

研究第一作者、圣卡洛斯联邦大学物理系Marcos da Silva表示，科学界对地球甲烷储量的大小进行了激烈的辩论。根据一些估计，它们的能源潜力可能是所有其他化石燃料加起来的两倍。在向可再生能源过渡的过程中，我们将不得不在某个时候利用所有这些甲烷。

该研究由FAPESP通过两个项目（20/14741-6 和 21/11162-8 ）、高等研究委员会（CAPES，教育部的一个机构）和国家科学技术发展委员会提供支持（CNPq，科学、技术和创新部的一个分支机构）。

根据席尔瓦的论文顾问和最后一位作者、UFSCar 教授 Ivo Freitas Teixeira 的说法，该研究中使用的光催化剂是一项重大发明。

圣卡洛斯联邦大学教授Ivo Freitas Teixeira表示，我们小组通过在一个阶段氧化甲烷进行了重大创新。在化学工业中，这种转化通过在至少两个阶段并在非常高的温度和压力条件下产生氢气和 CO 2发生。我们成功地在温和条件下获得甲醇，同时消耗更少的能源，这是向前迈出的重要一步。

Teixeira 声称，这些发现为未来调查太阳能在这一转换过程中的使用打开了大门，可能会进一步降低操作对环境的影响。

光催化剂

为了制造活性可见光光催化剂，研究人员利用地球上既不贵重也不丰富的过渡金属，特别是铜，在实验室中制造了聚庚嗪酰亚胺 (PHI) 形式的结晶氮化碳。

然后，使用过氧化氢作为引发剂，他们将光催化剂用于甲烷氧化过程。铜-PHI 催化剂产生了大量含氧液体产品，特别是甲醇（每克材料 2,900 微摩尔，或4 小时内微摩尔.g -1 ）。

圣卡洛斯联邦大学教授Ivo Freitas Teixeira表示，我们发现了化学反应所必需的最佳催化剂和其他条件，例如使用大量的水和少量的过氧化氢，它是一种氧化剂。接下来的步骤包括更多地了解材料中的活性铜位点及其在反应中的作用。

Teixeira 补充说，我们还计划在反应本身中直接使用氧气来生产过氧化氢。如果成功，这将使该过程更加安全和经济可行。

该团队将继续研究铜。“我们使用分散的铜。当我们写这篇文章时，我们不知道我们是在处理孤立的原子还是簇。我们现在知道它们是集群，”特谢拉解释道。

研究人员在试验中使用了纯甲烷，但他们计划在未来从生物质等可再生资源中收集气体。

据联合国称，自前工业时代以来，迄今为止，甲烷对全球变暖的贡献率约为 30%。在接下来的十年中，人类活动产生的甲烷排放量可能会减少多达 45%，到 2045 年不会上升近 0.3°C。

虽然使用光催化剂将甲烷转化为液体燃料的方法是新的，尚未商业化，但在不久的将来它具有巨大的潜力。

我们四年多前就开始了我们的研究。我们现在的结果比 2017 年哈钦斯教授和他的团队的结果要好得多，这激发了我们自己的研究。特谢拉在谈到美国和英国大学的科学家在卡迪夫大学教授 Graham Hutchings 的指导下进行的一项研究时表示。发表在《科学》杂志上。