港大研發環保催化劑　用太陽光將甲烷轉化為甲醛　減溫室效應

香港大學化學系教授郭正曉、清華大學化學工程系教授唐軍旺與倫敦大學學院研究人員，共同開發了一種高活性和高選擇性的催化材料，利用太陽光能夠高效地轉化温室氣體甲烷為工業用化學物質甲醛，有望減低甲烷對氣候變化的負面影響，以及開拓化工業的低碳能源和資源的生產與處理方式。該項發現剛剛在著名科學期刊《自然通訊》上發表。

甲烷是天然氣的主要成份，是許多化學品廣泛使用的碳源，但它也是一種強效的溫室氣體，其導致全球暖化的能力比二氧化碳高出70多倍，故將甲烷催化轉化為實現「淨零碳」能源和化學品可幫助解決全球暖化的問題。另外，甲醛是一種被大量生產的商業化學品，被應用於家庭、商業、航空、醫療和汽車產品；甲醛也用於製造疫苗、抗感染藥物和硬膠囊等。目前，甲醛的生產通常使用銀或金屬氧化物催化劑，經由甲醇氧化脫氫反應而產生，但該過程必須在高反應器裏進行，其溫度超過攝氏500至600度，導致大量的二氧化碳排放和能源損失。

研究團隊發現了一種利用太陽光將甲烷氣體轉化為甲醛的新方法，他們發現在氧化鎢上分散的銅原子和處於還原態的鎢原子能產生協同作用，使其在可見光下展現出卓越的光催化特性，將甲烷轉化為甲醛。通過機理分析，銅有助於電子遷移並創建反應性分子物種，而鎢則有助於活化甲烷氣體。具體而言，銅作為電子受體，促進從導帶到雙氧吸附物的光誘導電子轉移，並產生具有強氧化性的過氧化氫自由基，這些自由基可以參與催化反應並促進甲烷的轉化。同時，具有部分正電荷的相鄰鎢原子起了孔受體的作用，能促進電荷傳遞。鎢原子的正電荷能吸引水分子，使其成為首選的吸附和活化位點，從而產生了羥基自由基，於是能有效地將甲烷活化為甲基自由基。該發現為進一步研究和開發各種化學轉化的新型光催化劑開闢了新路徑，促進了化學工業中更可持續和高效發展的轉化過程。