甲烷（CH₄）是天然气的主要成分，在所有含碳化学物质中，CH₄的氢碳比最高，因此单位能源生产的CO₂排放量最低。即便如此，由于CH₄中存在很强的C-H键，目前在各种化学品的生产中普遍采用了通过形成合成气进行的两步反应过程。不幸的是，这是一个能源密集型的过程。因此，CH₄的直接转化备受关注，低温活化是实现CH₄选择性转化的一个重要方面。

近日，东京都立大学Tetsuya Shishido，九州大学Atsushi Takagaki报道了在氧化铝负载的铂催化剂（Pt/Al₂O₃）下，以一氧化氮（NO）为唯一氧化剂，CH₄可在低温下活化并转化为氰化氢（HCN）。

文章要点

1）实验结果显示，这一过程即使在300 ℃也能得到HCN，表明在此降低的反应温度下，C−H键发生断裂，没有解离，同时发生C−N偶联。HCN产率随温度升高而增加，在425 ℃时，产率为3.2%，选择性为49%。这一产率远高于CH₄与NH₃和O₂反应的产率，因此反应机理与Andrussow工艺不同。HCN的产率为11.4 mmol g⁻¹ h⁻¹，相应的周转频率为253 h⁻¹，均远优于以往同类反应温度下的研究结果。

2）研究发现，Pt催化剂具有稳定性，可连续生成HCN至少100 h，原位X射线吸收精细结构分析表明，该材料具有较高的抗深度氧化能力，有利于HCN的生成。此外，反应前后X射线吸收近边结构谱的差异表明，催化剂上的比吸附量与反应温度有关，而Pt-CN物种的吸附程度与材料的反应活性有关。

参考文献

Tatsuya Yamasaki, et al, Low-Temperature Activation of Methane with Nitric Oxide and Formation of Hydrogen Cyanide over an Alumina-Supported Platinum Catalyst, ACS Catal.2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c04548

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c04548