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近日，化工學(xué)院吳明鉑教授團(tuán)隊(duì)與中國(guó)石油大學(xué)（華東）化學(xué)化工學(xué)院吳文婷教授團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Angewandte Chemie International Edition》發(fā)表了題為"A Novel Tandem Reaction System for High-Concentration Acetic Acid Production from Methane and Oxygen"的研究論文。該期刊是化學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際頂尖期刊，影響因子16.1，在中科院分區(qū)中位列化學(xué)綜合類一區(qū)TOP期刊。

甲烷作為天然氣的主要成分，其選擇性氧化為高附加值化學(xué)品（如乙酸）是可持續(xù)石油化工的重要方向。然而現(xiàn)有甲烷選擇性氧化方法仍存在兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：（1）受限于甲烷C-H鍵活化和C-C耦合的動(dòng)力學(xué)難題，難以實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化。（2）以水為溶劑促進(jìn)產(chǎn)物脫附，抑制過(guò)氧化的同時(shí)大幅降低產(chǎn)物濃度（毫摩爾范圍），分離成本巨大。為解決這些問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出等離子體與熱催化協(xié)同的串聯(lián)反應(yīng)策略，耦合等離子體催化甲烷氧化制甲醇/CO與熱催化甲醇羰基化制乙酸步驟。該過(guò)程突破了熱力學(xué)平衡限制，高效選擇性活化甲烷（甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)68.0%），同時(shí)抑制積碳和CO₂生成。通過(guò)調(diào)控催化劑表面疏水性，顯著抑制副產(chǎn)物水對(duì)反應(yīng)的干擾。在無(wú)鹵代試劑輔助的條件下，乙酸選擇性達(dá)52.0%，濃度達(dá)1.3mol/L，較傳統(tǒng)單催化模式產(chǎn)物濃度提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)，并具備100小時(shí)以上的長(zhǎng)效穩(wěn)定性，解決了傳統(tǒng)催化劑易失活的問(wèn)題。規(guī)避了甲醇和CO分離步驟，實(shí)現(xiàn)從甲烷和氧氣一步合成乙酸，為甲烷轉(zhuǎn)化開(kāi)辟新路徑。

該篇論文第一作者為中國(guó)石油大學(xué)（華東）博士研究生張浩楠、通訊作者為青島科技大學(xué)吳明鉑教授和中國(guó)石油大學(xué)（華東）吳文婷教授。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助，并依托上海同步輻射光源（SSRF）等平臺(tái)完成了關(guān)鍵表征工作。青島科技大學(xué)與中國(guó)石油大學(xué)（華東）的緊密合作，充分發(fā)揮了雙方在催化材料和反應(yīng)工程領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，為成果的取得奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

Haonan Zhang, Yang Li, Shuai Wang, Shuxu Zhu, Chaoqun Gu, Pengye Zhang, Hongjie Qin, Runze Guo, Wenbin Wang, Tianshi Xu, Gaiyan Jiao, Yanyan Xi, Qi Hua, Mingbo Wu*, Wenting Wu*. A novel tandem reaction system for high-concentration acetic acid production from methane and oxygen [J]. Angewandte Chemie International Edition, 2025, e202502822. DOI: 10.1002/anie.202502822.