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神奇細菌可在室溫下將甲烷轉換為甲醇

時間:2019-06-17 10:28:38 來源:中國科學報

  甲烷氧化菌能夠從環境中清除甲烷,并將其轉化為可用燃料,這種細菌究竟是如何自然地進行這樣的復雜的反應是一個未解謎團。日前,美國西北大學一支跨學科研究小組發現,負責甲烷—甲醇轉換的酶物質在一個包含僅1個銅離子的位置發生催化反應。相關研究成果發表在《科學》上。


  這項最新發現將引導科學家設計新型人造催化劑,它能將甲烷轉化為易于使用的甲醇,其機理與甲烷氧化菌相同。研究報告合著作者、西北大學溫伯格藝術科學學院溫伯格家族特聘生命科學教授Amy C. Rosenzweig說:“幾十年以來,負責催化作用的金屬離子的性質和結構很難確定,目前我們的研究為進一步理解細菌如何將甲烷轉化為甲醇實現了一次重大飛躍。”


  該研究報告另一位合著作者、西北大學溫伯格藝術科學學院化學教授Brian M. Hoffman說:“通過識別涉及該復雜反應的關鍵銅離子類型,將為我們確定大自然如何進行最具挑戰性的復雜反應奠定基礎。”


  研究人員稱,通過氧化甲烷并將其轉換為甲醇,甲烷氧化菌的作用令人驚奇,它不僅從環境中消除有害的甲烷溫室氣體,而且還將其轉換成為一種易于使用、可持續性汽車燃料。


  當前甲烷—甲醇反應工業催化過程需要巨大壓力和極高溫度,溫度需要達到1300攝氏度以上。相比之下,甲烷氧化菌在室溫條件下就可以“免費反應”。


  研究報告第一作者、西北大學研究生Matthew O. Ross說:“雖然銅離子所在位置能夠催化人造材料中甲烷—甲醇轉化進程,但是在自然環境中銅離子位置的甲烷—甲醇催化過程是前所未有的。如果我們能夠全面理解在室溫條件下如何實現甲烷—甲醇轉化,就能進一步優化改良當前的催化劑。”


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