甲烷是一种重要的化石燃料，广泛存在于地壳中。它是一种温室气体，比二氧化碳的温室效应更严重。不幸的是，甲烷向大气中的排放长期以来一直被忽略。因此，必须努力降低地球大气中甲烷的浓度。同时，将价值较低的甲烷转化为增值化学品在化学和制药行业中具有重要意义。尽管将甲烷转化为有价值的化学品和燃料被认为是“圣杯”，但其C-H键固有的低反应性仍然是一个重大挑战。

有鉴于此，韩国延世大学Jong Hyeok Park教授与中科院深圳先进技术研究院马明副研究员等人，综述了甲烷在低温下的电催化和光催化氧化转化的研究进展。

本文要点

1）讨论了低温甲烷电催化和光催化氧化的进展。介绍了甲烷能源现有状况、甲烷分子自身化学惰性、甲烷氧化的巨大挑战与意义、现阶段甲烷氧化转化方式等内容。

2）为了建立更好的未来并应对环境问题，需要寻找除传统化石燃料以外的替代能源，因为传统化石燃料会释放大量的二氧化碳并导致全球变暖。在此过程中，研究人员将注意力转向CH₄，CH₄是满足世界能源需求约21％的天然气的主要成分。在燃烧过程中，CH₄以最小的CO2排放释放出大量的能量。CH₄的活化是非常重要的，因为这一过程将保证未来能源和燃料的供应。它也非常适合用于精细化学品和医药产品的合成。不幸的是，活化过程面临动力学限制，导致二氧化碳的形成或不良的产物产量。

3）迄今为止，对CH4氧化的研究已经取得了重大进展。然而，在温和条件下高效和良好控制的CH4氧化过程仍然具有挑战性。由于转化效率低、反应速度慢、缺乏经济竞争力，许多成果处于早期阶段，远未投入工业应用。这些技术的改进有望显着改善全球环境问题，并提供替代能源。幸运的是，所有这些研究都导致了CH4氧化的基础知识，催化剂设计，合成，原位和非原位表征以及理论研究方面的进步。然而，重要的是设计更有效的催化剂。

参考文献：

Md. Selim Arif Sher Shah et al. Catalytic Oxidation of Methane to Oxygenated Products: Recent Advancements and Prospects for Electrocatalytic and Photocatalytic Conversion at Low Temperatures. Advanced Science, 2020.

DOI: 10.1002/advs.202001946

https://doi.org/10.1002/advs.202001946