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本报讯（记者王敏）中国科学技术大学教授熊宇杰、龙冉研究团队开发了一种绿色高效的光催化甲烷卤化技术，在仅利用光照、甲烷和海水的条件下进行卤代甲烷合成，进而以串联反应实现了甲醇和药物中间体的高效合成。相关研究成果日前发表于《自然-通讯》。
可燃冰是一种重要的储备能源，试采可燃冰的产品中99.5%是甲烷。据推断，在我国南海可燃冰的储量至少达800亿吨石油当量。目前可燃冰开采技术中的减压开采法，在可燃冰减压过程中会导致可燃冰气化，对甲烷气体的储存和运输是一大考验。如能利用海上条件，将甲烷转化为高附加值的液态产品，将为可燃冰利用提供技术参考。
卤代甲烷作为一种多功能的平台分子，广泛应用于甲醇、乙酸、丙烯等高附加值化学品和燃料的生产。然而，目前卤代甲烷的合成通常涉及氯气、溴化氢等腐蚀性原料和苛刻的反应条件，不仅需要复杂的工艺和巨大的能量消耗，而且对环境具有潜在威胁。
该研究团队设计了一种铜掺杂的二氧化钛催化材料，以绿色且易得的碱金属卤化物为卤素源，在光照下实现了卤代甲烷的高效合成，生成速率达1毫摩尔每克每小时。该方法可以利用海上的光照和海水条件，将甲烷高效地转化为氯代甲烷，证实了光催化甲烷氯化技术在可燃冰利用方面的可行性。
在此基础上，研究团队设计了一种串联反应装置，实现了以甲烷为原料的甲醇和药物中间体合成。该工作为甲烷的高附加值转化和可燃冰的开采利用提供了全新视角。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-36977-0
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