港大新招將甲烷轉化乙醇高效節能
香港文匯報訊（記者 高鈺）甲烷是天然氣及頁岩氣的主要成分，常用於供暖和發電；乙醇則是常見的酒精，可用作燃料，也能生產出更有價值的化學品。傳統工業通常使用合成氣的方法來轉化甲烷，而科學家也曾嘗試直接把甲烷轉化為乙醇，但效果並不理想。由香港大學化學系講座教授郭正曉等跨領域科學家組成的團隊，近日開發出創新光催化方法，能在常溫常壓下將甲烷高效轉化為乙醇，生成比例高達80%，不僅效率高，還能大幅降低能源消耗，研究成果已於國際權威期刊《自然》上發表。
甲烷具備作為碳源的潛力，不過，若以傳統方法如費托合成（Fischer-Tropsch），需要在超過攝氏700°C高溫和20巴（bar）的高壓下才能啟動甲烷的碳—氫鍵反應，這方法耗能高，步驟繁複。至於直接將甲烷轉化為乙醇，又難以精準控制兩個碳原子化學鍵反應的穩定性和結合方式，同樣是反應效率不高，難以有效地生產。
目前全球乙醇市場規模超過1,000億美元，年複合增長率約7%，在追求可持續能源解決方案的過程中，由郭正曉、中國科技大學教授黃偉新、倫敦大學學院教授Richard Catlow、清華大學教授唐軍旺共同率領團隊，合力進行「共價三嗪框架聚合物」（CTF-1）材料研究，其分子內質結能實現高效轉換、有效地分離電荷，並延長其壽命。
這款CTF-1催化劑，在光照下可令甲烷和氧氣、水產生反應，直接生成乙醇，大幅提升量子效率逾20倍，還能精準控制產物的生成。此結構同時讓氧氣和水分別吸附在單元上，從而促進兩個碳化學鍵的結合。在加入鉑作為助催化劑後，乙醇產量更可進一步提升。在今次研發的技術反應中，乙醇生成比例高達約80%，即大部分甲烷都能成功轉化為乙醇，不僅效率高，還能大幅降低能源消耗。
