廉价稀土有望取代贵金属

　    廉价稀土有望取代贵金属

        来源：上海科技报

    记者近日从上海科技大学获悉，该校物质科学与技术学院左智伟科研团队开发出一种廉价、高效的铈基催化剂和醇催化剂的协同催化体系，使得甲烷可以在光的照射下转化成高附加值的化工产品。该技术有望代替传统高温高压的贵金属催化体系，为甲烷开发利用提供崭新和更加经济、环保的解决方案。《科学》杂志近日在线发表这一成果。值得注意的是，该课题的4位作者全部来自上科大物质学院，平均年龄不到30岁。

　　甲烷直接活化的探索，是有机化学研究领域公认的“圣杯”。天然气是最具经济价值的重要自然资源之一，如果实现直接化学转化，不仅可以实现高附加值利用，还能避免天然气运输所带来的高额费用和污染。甲烷作为天然气的主要成分，是有机化学中最难被活化的分子。左智伟介绍说，目前的高效催化剂主要是稀有且昂贵的贵金属（铂、钯等），同时往往需要高温来提供反应活化能，与工业中对规模性和经济性的要求相差甚远。

　　光促氧化还原催化是一项新兴的催化技术，但用光能在室温下活化甲烷，此前尚未有人尝试。凭着直觉和勇气，左智伟团队大胆尝试了这一催化技术，并选取了铈这一在有机光化学中很少使用的材料作为催化剂。“铈在我国的稀土资源中占比近50%，如果成功了，一定可以大大降低催化剂的价格。”左智伟激动地说。

　　大胆尝试的同时，也需要小心求证。为了验证方案可行性，左智伟团队采取分步策略，先后在伯醇、丙烷等物质上进行验证。从2015年到2018年，两年前期工作积累、148天冲刺、2202次尝试和优化，才终于确认了最优的催化剂组合。

　　实验显示，在极其普通的三氯乙醇的协同作用下，廉价稀土金属铈能发挥出与稀有贵金属相媲美的甲烷催化效果。团队成功地使用商品化LED光源作为反应能量来源，在室温条件下，顺利实现了高选择性的甲烷到高附加值产物的转化。（作者:刘禹）