生物催化剂催化剂为气体到液体技术铺平了道路

在矿物资源枯竭的时代，天然气变得越来越重要，即使天然气难以运输并且不容易整合到现有的工业基础设施中。其中一个解决方案是应用“气体到液体”技术。它们将甲烷(天然气的主要成分)转化为所谓的合成气，随后产生甲醇和碳氢化合物。然后将这些液体运往世界各地的化工厂或燃料公司。

然而，这种方法目前仅在非常大的范围内可行。目前，没有“气体到液体”化学可用于从偏远地区的较小来源经济地处理甲烷。这引发了许多关于甲烷转化化学的研究工作。

在甲烷直接转化的所有概念上有希望的较小规模工艺中，部分氧化成甲醇似乎是最可行的，因为它允许较低的操作温度，使其更安全且更节能。

生物启发催化剂

一个研究团队结合MoniekTromp(UvA/HIMS)，EvgenyPidko和EmielHensen(埃因霍温科技大学)，MaricruzSanchez-Sanchez(慕尼黑工业大学)以及JohannesLercher(慕尼黑工业大学和太平洋西北国家实验室)的专业知识)目前正专注于一种能够实现这种部分甲烷氧化的生物启发方法。

该团队的重点是改性沸石，一种高度结构化的多孔材料，由Lercher在慕尼黑的研究小组开发。这种具有丝光沸石结构的铜交换沸石模拟了已知的有效和选择性地将甲烷氧化成甲醇的酶的反应性。

在他们在NatureCommunications的实际出版物中，研究人员对沸石模拟甲烷单加氧酶(MMO)活性位点的方式提供了前所未有的详细分子见解。

高度选择性

研究人员表明，沸石的微孔为中间含铜三聚体分子的高选择性稳定提供了完美的限制环境。这一结果得益于慕尼黑的动力学研究，阿姆斯特丹的先进光谱分析和埃因霍温的理论建模。鉴定出三核铜-氧簇，其对甲烷中碳-氢键的活化及其随后转化为甲醇表现出高反应性。

“开发的沸石是少数几种在沸石骨架中均匀分布的明确活性部位的催化剂之一-一种真正的单中心非均相催化剂，”JohannesLercher教授说。“与以前报道的沸石催化剂相比，甲烷转化为甲醇的效率要高得多。”

此外，该研究表明活性位点结构与催化活性的明确联系。这使得沸石在达到与酶体系相当的催化活性和选择性水平方面成为“非常有希望”的材料。

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