近日，化工学院吴明铂教授团队与中国石油大学（华东）化学化工学院吴文婷教授团队合作，在国际化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》发表了题为"A Novel Tandem Reaction System for High-Concentration Acetic Acid Production from Methane and Oxygen"的研究论文。该期刊是化学领域的国际顶尖期刊，影响因子16.1，在中科院分区中位列化学综合类一区TOP期刊。
甲烷作为天然气的主要成分，其选择性氧化为高附加值化学品（如乙酸）是可持续石油化工的重要方向。然而现有甲烷选择性氧化方法仍存在两个关键问题：（1）受限于甲烷C-H键活化和C-C耦合的动力学难题，难以实现高效转化。（2）以水为溶剂促进产物脱附，抑制过氧化的同时大幅降低产物浓度（毫摩尔范围），分离成本巨大。为解决这些问题，研究团队创新性地提出等离子体与热催化协同的串联反应策略，耦合等离子体催化甲烷氧化制甲醇/CO与热催化甲醇羰基化制乙酸步骤。该过程突破了热力学平衡限制，高效选择性活化甲烷（甲烷转化率达68.0%），同时抑制积碳和CO2生成。通过调控催化剂表面疏水性，显著抑制副产物水对反应的干扰。在无卤代试剂辅助的条件下，乙酸选择性达52.0%，浓度达1.3mol/L，较传统单催化模式产物浓度提高了3个数量级，并具备100小时以上的长效稳定性，解决了传统催化剂易失活的问题。规避了甲醇和CO分离步骤，实现从甲烷和氧气一步合成乙酸，为甲烷转化开辟新路径。
该篇论文第一作者为中国石油大学（华东）博士研究生张浩楠、通讯作者为青岛科技大学吴明铂教授和中国石油大学（华东）吴文婷教授。本研究得到国家自然科学基金优秀青年基金、国家重点研发计划等项目的资助，并依托上海同步辐射光源（SSRF）等平台完成了关键表征工作。青岛科技大学与中国石油大学（华东）的紧密合作，充分发挥了双方在催化材料和反应工程领域的优势，为成果的取得奠定了坚实基础。
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.
