近日，我院汪骋教授团队在光催化甲烷氧化领域取得重要研究进展，相关成果以“A Broad Range of Aromatic Carboxylic Acids for Photocatalytic Methane Oxidation”为题，在国际知名期刊《Advanced Materials》上发表(DOI: 10.1002/adma.202504866)。该研究开发了一类高效、无金属的芳香羧酸光催化剂，为甲烷在温和条件下的选择性氧化提供了新策略。
甲烷（CH₄）的高效转化是催化领域的重要挑战。汪骋教授团队意外发现共轭芳香羧酸可以作为光催化剂，在氯化钠-三氟乙酸（NaCl-TFA）介质中实现甲烷的高选择性氧化。利用实验光谱数据作为描述符，团队借助机器学习揭示了羧酸结构与其催化活性的关系，为设计高性能光催化剂提供了依据。
在机器学习结果的引导下，研究发现，芳香羧酸分子在反应条件下形成酰氯中间体，可能在光照和氧气存在时生成羧基自由基（RC(=O)O•）或过氧酸自由基（RC(=O)OO•），从而选择性活化甲烷的C─H键。机器学习分析表明，适中的酸性、较弱的C─O键强度以及良好的光吸收性能是高效催化剂的关键特征。该研究不仅为甲烷的绿色转化提供了新思路，还展示了芳香羧酸在可持续化学中的广阔应用前景。
该研究由汪骋教授指导，博士研究生王向阳（2023级）与硕士研究生蒋国豪（2021级）为共同第一作者。相关成果得到国家重点研发计划（2021YFA1502500）、国家自然科学基金（22125502、22461160282、22121001、92461305）以及中央高校基本科研业务费（20720240151）的资助。
论文链接： https://doi.org/10.1002/adma.202504866
