甲烷是有机化学中最难处理的“顽固分子”。最近，上海科技大学材料科学与技术学院左智伟队解决了这个问题。他们发现了一种低成本、高效率的催化剂组合，可以在室温下实现甲烷转化。这为将甲烷转化为火箭推进剂燃料等高附加值化工产品提供了新的方案，也为我国稀土金属资源的有效利用提供了新的思路。相关研究成果最近已发表在国际学术期刊《科学》上。
如果天然气可以直接进行化学转化，不仅可以实现天然气的高附加值使用，还可以避免天然气运输造成的高成本和污染。然而，天然气的直接转化并不是一件容易的事。
天然气中的主要化合物是甲烷，它是有机化学中最难转化的分子。科学家们还没有找到一种低成本、高效转化、反应温和的转化条件。据了解，目前甲烷直接转化的高效催化剂需要使用稀有而昂贵的铂、钯等贵金属，且反应条件也需要较高的温度，这与工业上甲烷直接转化的规模和经济性要求相去甚远。
经过两年的前期工作积累，第148天短跑，2202次尝试和优化，左智伟团队最终找到了一种有效的催化剂组合-“铈基催化剂+醇类催化剂”，即室温下。在三氯乙醇和稀土金属铈的协同催化下完成了甲烷的转化。
根据左智伟，催化剂组合的最大优点是充分重视整个反应过程的经济性。首先，反应条件只需要室温，不需要加热或缩合；其次，三氯乙醇是一种常见的化工原料，作为催化剂很容易获得。再次，铈占我国稀土资源的近50%。三氯化铈的价格约为每吨18，000元，相当于传统铂、钯等贵金属催化剂价格的1/10000。
行业专家认为，该团队通过复杂的化学设计找到了催化“顽固分子”甲烷的新途径，为充分利用甲烷提供了解决方案，是丰富的自然资源，在医药、农药、精细化工等行业具有广阔的应用前景。