作為重要的燃料和化工原料，甲烷在人類的生產(chǎn)和生活中常常扮演著不可替代的角色，深刻地改變著人們的生活。不過，未被充分利用的微量甲烷釋放到空氣中則會造成大氣污染以及溫室效應(yīng)，這一問題正成為環(huán)境學(xué)家和氣候?qū)W家關(guān)注的熱點話題。由于甲烷分子具有高鍵能和非極性的特點，溫和條件下甲烷的高效氧化是極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題。

　　在科技部“973”計劃和國家自然科學(xué)基金等項目資助下，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計與組裝重點實驗室易志國研究團隊采用光催化方法，利用氧化鋅極性半導(dǎo)體的內(nèi)嵌電場促進光生電子與空穴的分離，結(jié)合納米氧化鋅表面缺陷調(diào)控和納米銀的等離子體共振效應(yīng)（見下圖），實現(xiàn)了溫和條件下甲烷的高效氧化：紫外光(<400nm)量子效率接近8%，可見光(~470nm)量子效率超過0.1%。所發(fā)展的催化材料不僅可在有氧條件下高效氧化甲烷等小分子碳氫，還可以實現(xiàn)甲烷的無氧轉(zhuǎn)化。借助紅外和電子順磁共振等原位譜學(xué)表征手段，該團隊深入分析了甲烷催化氧化的過程并提出了一種基于兩步光氧化的反應(yīng)機制。相關(guān)成果已發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications. 2016, DOI:10.1038/ncomms12273）。

福建物構(gòu)所甲烷光催化氧化研究獲進展