港大研發新型光催化劑 可高效將甲烷轉為甲醛

港大與清華大學及倫敦大學研究人員發現一種利用太陽光將甲烷氣體轉化為甲醛的新方法，並共同開發一種具高活性和高選擇性催化材料，能在可見光下高效轉化甲烷為化學物質甲醛，而甲醛廣泛應用於工業。這項發現已在科學期刊《自然通訊》上發表。

該項催化材料源於三氧化鎢，由銅和鎢原子物種組成，具有雙活性位點。在可見光下，轉化過程可實現近乎100%的選擇性，避免產生不必要的副產品。

研究團隊發現，在氧化鎢上分散的銅原子和處於還原態的鎢原子能產生協同作用，在可見光下展現出卓越的光催化特性，將甲烷轉化為甲醛。

通過機理分析，銅有助於電子遷移並創建反應性分子物種，鎢則有助於活化甲烷氣體。即銅作為電子受體，促進從導帶到雙氧吸附物的光誘導電子轉移，並產生具有強氧化性的過氧化氫自由基，這些自由基可以參與催化反應並促進甲烷的轉化。

同時，具有部份正電荷的相鄰鎢原子起到孔受體（hole acceptor）的作用，能促進電荷傳遞。鎢原子的正電荷能吸引水分子，使其成為首選的吸附和活化位點，從而產生了羥基自由基（hydroxyl radical），並有效地將甲烷活化為甲基自由基。

這一發現為進一步研究和開發各種新型光催化劑開闢新的路徑。港大化學系教授郭正曉表示：「以太陽能轉化甲烷既能實踐低碳化學合成，又能為其效能增值」。◇

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