天然气由轻质烃组成，例如甲烷和乙烷。此类气体是比CO2更有效的温室气体，不断从天然气井释放到大气中，并且比例如其相应的醇(分别为甲醇和乙醇)更难储存。

虽然存在用于转化天然气的大型设施，但在较小的天然气井上建造和运营此类工厂的成本过高，阻碍了全球范围内的有效转化。因此，解决这一问题的新的具有成本效益且良性的技术受到高度追捧。

因此，在接近环境温度和压力下用丰富的O2作为氧化剂直接氧化天然气中的碳氢化合物成分对于开发用于碳氢化合物增值的新型绿色技术极具吸引力。科学家们现在已经成功地用一种新的催化剂控制了这些气体。研究小组已在《科学》杂志上发表了他们的研究结果。

大自然已经开发出能够激活双氧以进行选择性烃氧化反应的酶。一类非血红素含铁酶是α-酮戊二酸依赖性双加氧酶，例​​如经过充分研究的酶牛磺酸双加氧酶(TauD)。该酶利用α-酮酸作为共底物来裂解双氧的氧-氧键，产生反应性铁-氧物种(TauD-J)，直接氧化丰富的C-H键以提供相应的醇。

由加州大学伯克利分校JeffreyR.Long教授领导的国际研究团队，包括来自米尔海姆马克斯普朗克研究所(MPIfürKohlenforschung和MPIforChemicalEnergyConversion)的研究人员、所长FrankNeese和SerenaDeBeer以及小组领导EckhardBill(已于2022年10月6日去世)、DanielJ.SantaLucia、DimitriosA.Pantazis和SergeyPeredkov能够在非常适合固气反应的异质催化剂材料中模拟TauD功能。

该材料属于金属有机框架(MOF)类，是由有机连接体和金属离子或具有大表面积的簇节点组成的结晶多孔材料。该结构具有高度的化学可调性，因此可以对新型多相催化剂进行明确的定制。

新材料能够在接近环境温度下利用O2催化碳氢化合物氧化——这让人想起酶的反应性。米尔海姆化学园区的团队研究了由起始MOF和O2(一种高价铁氧物质)生成的反应中间体。

该材料的性质允许对这种活性铁氧物种进行位点隔离，并使用各种最先进的光谱技术(即变温变场穆斯堡尔光谱和FeKβX射线发射光谱)对其进行了研究(在柏林亥姆霍兹材料与能源中心的BESSYII的PINKX射线束线上收集)以及最先进的计算方法，证实了与TauD-J的结构和电子相似性，即中间体处于高自旋状态。

值得注意的是，这是第一个非酶系统，通过完全表征的高自旋铁氧中间体，用类似于金属酶反应性的双氧氧化轻质烃。

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