甲烷儲(chǔ)量巨大，廣泛存在于天然氣、頁巖氣和可燃冰等礦產(chǎn)資源中。甲烷被視為未來能源和化工生產(chǎn)中有前途的原料。在工業(yè)上通過間接途徑轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔铮缂淄榈难趸悸?lián)和直接脫氫過程。這些過程通常需要高溫條件，并具有較高能耗。因此，在相對(duì)溫和的條件下將甲烷直接轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品成為了化學(xué)、能源和環(huán)境領(lǐng)域關(guān)注的核心課題，然而由于甲烷C-H鍵固有惰性，這仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)。

本文報(bào)道了利用光沉積法將銅納米顆粒負(fù)載在靜電紡絲合成的金紅石與銳鈦礦混相的納米纖維催化劑，可以在溫和條件下催化甲烷高效轉(zhuǎn)化為C1含氧化合物。

在80℃條件下，1% Cu/TiO₂-A+R催化甲烷氧化到C1含氧化合物的產(chǎn)率為2510.7 mmol·g_Cu^-1·h^-1，選擇性為100%。這超過了目前已報(bào)導(dǎo)的絕大多數(shù)相同條件下的甲烷轉(zhuǎn)化催化劑。結(jié)合原位光譜表征和DFT理論計(jì)算，研究發(fā)現(xiàn)TiO₂在銳鈦礦與金紅石混合相中顯著提高了負(fù)載銅物種的Cu⁺/Cu⁰的比值，且該比值與含氧種的生成速率呈線性關(guān)系。Cu_Ⅰ位點(diǎn)促進(jìn)H₂O₂在Cu₂O(111)上解離產(chǎn)生活性氧物種。這些活性氧降低了斷裂CH₄的C-H鍵的能壘，從而提高了催化活性。

趙震，1964年3月出生，黑龍江省尚志市人，國(guó)家級(jí)人才，沈陽師范大學(xué)特聘教授、中國(guó)石油大學(xué)（北京）教授、博士生導(dǎo)師；沈陽師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院院長(zhǎng)，能源與環(huán)境催化研究所所長(zhǎng)。中國(guó)科協(xié)“一帶一路”國(guó)際聯(lián)合能源與環(huán)境催化研究中心主任；遼寧省高校重大科技平臺(tái)“能源與環(huán)境催化工程技術(shù)研究中心”主任；“油氣資源高效轉(zhuǎn)化與潔凈利用”遼寧省協(xié)同創(chuàng)新中心、遼寧省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及遼寧省工程技術(shù)中心主任；遼寧省高校黃大年式教師團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人；“能源與環(huán)境催化”遼寧省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人；國(guó)家一流本科專業(yè)化學(xué)專業(yè)建設(shè)點(diǎn)負(fù)責(zé)人；化學(xué)工程與技術(shù)一級(jí)學(xué)科負(fù)責(zé)人；沈陽師范大學(xué)校學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任。

現(xiàn)兼任中國(guó)稀土學(xué)會(huì)催化專業(yè)委員會(huì)副主任、中國(guó)稀土學(xué)會(huì)常務(wù)理事、中國(guó)能源學(xué)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)和能源與環(huán)境專業(yè)委員會(huì)主任、中國(guó)化學(xué)會(huì)催化專業(yè)委員會(huì)等多個(gè)專委會(huì)委員；現(xiàn)（曾）任Journal of Chemical Physics Impact，Journal of Chemistry，Journal of Rare Earths，Chinese Journal of Catalysis，Petroleum Science，《科學(xué)通報(bào)》《工業(yè)催化》《中國(guó)稀土學(xué)報(bào)》《石油科學(xué)通報(bào)》《無機(jī)鹽工業(yè)》等十多個(gè)雜志的編委或副主編。

入選國(guó)際VEBLEO學(xué)會(huì)組織Fellow、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授、“新世紀(jì)百千萬人才”國(guó)家級(jí)人選、“國(guó)務(wù)院政府特殊津貼”專家、遼寧杰出科技工作者、遼寧省高校攀登學(xué)者、遼寧省學(xué)術(shù)頭雁、遼寧省優(yōu)秀科技工作者、沈陽市杰出人才等榮譽(yù)和稱號(hào)。

主要從事能源與環(huán)境催化、稀土催化、催化新材料等方面的研發(fā)工作。作為負(fù)責(zé)人承擔(dān)了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、863主題（專題）項(xiàng)目課題、國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃集成、重點(diǎn)和培育項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目、國(guó)際合作項(xiàng)目等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目（課題）16項(xiàng)；承擔(dān)省、部、市、局級(jí)項(xiàng)目30余項(xiàng)；同時(shí)作為子課題（任務(wù)）負(fù)責(zé)人或研究骨干參加科技部973項(xiàng)目3項(xiàng)，重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)。在化學(xué)化工（催化）領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外知名的學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表催化相關(guān)論文500余篇。發(fā)表文章被引用18000多次，H因子71（Scopus）。2015—2022年連續(xù)8年入選愛思唯爾公司公布的中國(guó)高被引學(xué)者榜單（化學(xué)工程與技術(shù)）。申請(qǐng)發(fā)明專利90余項(xiàng)，其中62項(xiàng)已獲授權(quán)。在國(guó)內(nèi)外催化相關(guān)會(huì)議上作大會(huì)特邀報(bào)告、Keynote及邀請(qǐng)報(bào)告90多次。作為組委會(huì)主席承（主）辦了5次全國(guó)性學(xué)術(shù)會(huì)議和1次國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，參與承辦或主持了多個(gè)與催化相關(guān)的國(guó)際、國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議。

2017年獲中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)；2018年獲“Rare Earth Resource Utilization Science & Technology Award”；2019年獲國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）新材料及其合成杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)；2020年獲中國(guó)稀土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中國(guó)化工學(xué)會(huì)基礎(chǔ)研究成果一等獎(jiǎng)和遼寧省高校教學(xué)成果一等獎(jiǎng)；2021年獲侯德榜化工科技獎(jiǎng)創(chuàng)新獎(jiǎng)、中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和北京市自然科學(xué)二等獎(jiǎng)；2022年獲遼寧省高校教學(xué)成果二等獎(jiǎng)及遼寧省研究生教學(xué)成果獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。已（聯(lián)合）培養(yǎng)博士后和博士40多名，培養(yǎng)碩士110多名。其中，1人入選教育部長(zhǎng)江學(xué)者，1人入選中組部青年拔尖人才，1人入選全國(guó)優(yōu)秀博士論文提名獎(jiǎng)，2人入選北京市優(yōu)秀博士論文，5人入選校級(jí)優(yōu)秀博士論文。

近年來趙震教授研究團(tuán)隊(duì)始終圍繞“能源與環(huán)境催化”領(lǐng)域的國(guó)家戰(zhàn)略需求，積極開展有組織的科研攻關(guān)工作，努力解決大氣PM2.5污染超標(biāo)和低碳烷烴低溫直接轉(zhuǎn)化效率低的難題和關(guān)鍵技術(shù)，在燃油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣催化凈化和甲烷、乙烷和丙烷等低碳烷烴的活化與選擇轉(zhuǎn)化方面連續(xù)取得新進(jìn)展，相繼獲得科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然基金重大研究計(jì)劃培育、重點(diǎn)和集成項(xiàng)目等國(guó)家重大重點(diǎn)項(xiàng)目，又先后在PNAS、AngewandteChemie International Edition、Applied Catalysis B、ACS Catalysis、Chemical Engineering Journal、Journal of Catalysis等催化Top期刊上發(fā)表系列高水平論文。

Li W, Ren Y, Xie Z, et al. TiO₂ nanofiber-supported copper nanoparticle catalysts for highly efficient methane conversion to C1 oxygenates under mild conditions. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-6356-9.