如果能利用自然界中豐富的溫室氣體甲烷作爲替代石油的碳資源，將有助於減量環境負擔並解決資源短缺問題。自然界中各種酶可促進甲烷的轉化反應，但若想以工業手段將化學性質穩定的甲烷有效地轉變爲可利用的有機分子，需要有使氫離子與電子同時脫離的觸媒。也就是說，觸媒需要能同時兼顧「電子豐富部位」的「電子不足」這種此消彼長的關係，所以開發高效率的甲烷氧化觸媒並非易事。
由名古屋大學研究院理學研究科副教授山田泰之等人組成的研究團隊，研發出了具有與天然甲烷氧化酶相媲美的催化能力的甲烷氧化觸媒。具體做法是將兩個相對的雙層型分子吸附在石墨上，第一層分子的電荷向石墨行程後分子帶正電，這將方便甲烷的電子行程。另一方面，由於與氫離子脫離相關的第二層部分的電子密度不會降低，所以能夠在提高觸媒分子脫離電子功能的同時，抑制氫離子脫離功能的下降。
甲烷氧化觸媒的結構及其反應活性物種
通常甲烷重組需要數百度的高溫，但在此次開發的催化反應中，透過將雙層結構的分子在石墨上組織化，在溫度不高於100℃的水溶液中，成功生成了甲醇、甲醛、甲酸等物質。透過該研究成果，今後可期待能在較溫和的條件下，將造成環境污染源的難分解性聚合體及廢油等有機物質、木質素等未得到充分運用的生質分解爲可利用的有機物質，並將其資源化。
原文：JSTnews 2023年4月號
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
