Flytande metanol används i stor utsträckning som råmaterial för andra kemikalier och har också stor potential som alternativ bränslekälla. Dock, omvandling av metan - huvudkomponenten i riklig naturgas - till metanol uppnås för närvarande genom en indirekt process som kräver hög värme och tryck.

Nu har forskare upptäckt ett nytt tillvägagångssätt som möjliggör direkt omvandling av metan till metanol genom att använda molekylärt syre under mycket mildare reaktionsförhållanden.

Ett samarbetsteam under ledning av Graham J. Hutchings vid Cardiff Catalysis Institute, och Christopher J. Kiely vid Lehigh University, har använt kolloidalt guld-palladium (Au-Pd) nanopartiklar för att direkt oxidera metan till metanol med hög selektivitet i vattenlösning vid låga temperaturer. Deras resultat har publicerats i en artikel i Vetenskap idag:"Vattenhaltiga Au-Pd-kolloider katalyserar selektiv CH4-oxidation till CH3OH med O2 under milda förhållanden."

"Vårt arbete har visat att om en stabil tillgång på metylradikaler kan upprättas - t.ex. genom att införliva en mycket liten mängd väteperoxid i reaktionsblandningen - då är den selektiva oxidationen av metan till metanol med användning av molekylärt syre helt genomförbar, "sa Kiely, Harold B. Chambers Senior Professor Materialvetenskap och kemiteknik vid Lehigh.

Denna senaste upptäckt har styrts av Kielys och Hutchings mångåriga samarbete för att utveckla Au-Pd-nanopartiklar som effektiva katalysatorer för många andra reaktioner.

Enligt Kiely, forskarna blev förvånade över att upptäcka att för att den här reaktionen skulle kunna fortsätta behövde de Au-Pd-nanopartiklarna som fritt flytande kolloider i en mycket svag väteperoxidlösning i vilken de injicerade trycksatt metan och syrgas.

"Vanligtvis när vi använder Au-Pd-nanopartiklar som katalysatorer är de nästan alltid dispergerade på oxidstöd med hög yta, såsom titan, "sa Kiely." Men i det här fallet närvaron av det keramiska stödet visade sig vara mycket skadligt. "

Inom den kemiska industrin omvandlas metan för närvarande indirekt till metanol via produktion av syntesgas (CO + H2) vid höga temperaturer och tryck, vilket är en dyr och energikrävande process. De mest lovande kandidatprocesser som hittills hittats för den direkta omvandlingen av metan till metanol har tenderat att vara komplexa, ineffektiv, och kräver ofta mycket höga temperaturer och aggressiva reaktionsmiljöer.

"Det nya förenklade tillvägagångssättet som vi har visat ger oss ett steg närmare att göra den direkta omvandlingen av metan till metanol till ett praktiskt genomförbart förslag, sa Kiely.