催化剂在室温下将甲烷转化为甲醇

单铁石墨烯中的原子可以在室温下催化甲烷转化为甲醇。

天然气和页岩气中有丰富的甲烷，通常用于发电。然而，甲烷作为化学原料有很大的潜力。不幸的是，甲烷具有强C - h键的相对惰性，这意味着氧化偶联和直接脱氢过程必须在600 - 1100℃的温度下进行。

酶可以在温和的条件下催化甲烷氧化，但这些都需要复杂的辅酶，而且它们的速率在商业上不可行。贵金属可以在强酸中催化转化，但仍需要相对较高的温度和成本。分子筛、电学方法和光化学在一定程度上降低了温度，但在室温下甲烷的转化仍然是一个白日梦。

现在,新河保中国科学院的张志伟及其同事发现了一种不需要使用昂贵的贵金属催化剂进行高温转化就能激活甲烷的方法。研究小组筛选了过渡金属锰、铁、钴而且铜-嵌入石墨烯，以寻找贵金属催化剂的替代品。在这种情况下，除铁外，没有一种金属表现出任何催化活性。

然后，研究人员使用理论模型，并辅以实验工作，来揭示石墨烯支持的FeN₄基团将甲烷转化为甲醇。他们建议通过O-FeN进行转换₄-O活性位点自由基途径，最终生成过氧化氢甲酯和甲醇。他们补充说，这些材料可以在室温下进一步催化生成氢过氧甲醇和甲酸。