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隨著水力壓裂技術的進步，天然氣田的豐富蘊藏量正逐漸展露眼前。天然氣的主要成分是甲烷。目前，大部分產生的甲烷被燃燒用于加熱，運輸和發電目的。同時煤氣檢測儀，甲烷是人類活動釋放的第二大溫室氣體，對全球變暖的危害性比二氧化碳還要高25倍。因此甲烷，提純甲烷、發展甲烷轉化技術，是高效清潔地利用甲烷的重要前提。

目前工業途徑是通過蒸汽或干重整，以產生合成氣（CO和H的混合物），隨后費-托合成或合成甲醇的。通過高于700℃的高溫制造蒸汽不僅需要巨大的能量輸入，且焦化會導致催化劑失活。另外一種方法是在溫和條件下，使用介質將甲烷直接轉化成化學品或液體燃料。但這些方法通常涉及腐蝕性氧化劑或昂貴的介質，如H2?2，發煙硫酸，三氟乙酸和氫溴酸，同樣不適合于商業化。

為了解決甲烷的清潔利用問題，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心和中國科技大學化學物理系的聯合團隊利用水作為催化劑，借助光照的溫和加熱，與單原子金反應有毒氣體檢測儀，成功將甲烷溫和氧化為甲醇。

光催化提供一種有效的方法，以驅動在溫和條件下在熱力學非自發反應。研究人員采用黑磷Au1 / BP）納米片以吸收寬帶太陽能，提供反應當中的光催化條件。

當滿足在90°C的光照射下（1.2 W），放置在33 bar混合氣體（CH4：O2=10：1）加壓的水中，Au1 / BP納米片的質量活性為113.5μmolg催化劑-1?= 10：1）這三個條件時，甲烷氧化過程中，甲醇的選擇性高達> 99％。

機理研究表明甲烷，水有助于O2的活化，在光照射下產生活性羥基和?OH自由基。羥基與甲烷在Au單原子處反應形成水和CH3物種甲烷，然后通過?OH自由基將CH3氧化為甲醇?？紤]到整個過程中水的循環利用，我們也可以將水視為催化劑。

該研究對于高效清潔利用甲烷提供了新的可能性，為保障我國能源安全，解決化工業對石油資源的高度依賴具有重大意義。

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