甲醛是现代化学中重要的基础有机原料，是甲醇下游消费端占比非常大的一类化学品，相关数据统计，目前全球大约有三分之一的甲醇被用来生产甲醛。而与庞大的市场需求与供应链相对的，是甲醇生产甲醛过程中存在的各种“问题”。这些“问题”大多与低碳背道而驰。
目前，工业甲醛生产主要依赖Formox甲醇氧化路线——在250～400 ℃的反应温度下，通过加入氧气来制备甲醛。这个过程会产生大量的能源消耗，涉及严格的热管理，并且会产生大量废水。因此，尽管这种方法具备甲醇转化率高(98%)、选择性好等突出优势，但学界依旧在探寻更好甲醇绿色转化途径。
而就在近日，清华大学化学工程系唐军旺教授团队在甲醇绿色转化领域取得重要进展。团队提出光子-声子协同驱动催化策略，通过Li调控Pt单原子局域结构，实现了温和条件下甲醇高选择性制甲醛。并且整个过程中，还能产生“绿氢”这一副产物，同时提供不同于工业甲醛合成和氢气生产的新路径。
根据相关介绍，借助新催化剂的反应途径，在150℃、365nm光照条件下，甲醇制备甲醛的选择性可以达到94%，是甲醛产率约为公开报道的工业铁钼催化甲醇氧化生产实例的10倍多，并且过程中，氢气生成速率达到4.36mol/(g·h)，也比热催化甲醇制氢的效率要高。同时，团队提出的催化剂在19天模拟日夜循环运行中表现出良好的稳定性，进一步体现了该研究具有进一步推进的潜力。
该研究将体相光物理过程与表面化学反应相衔接，通过光子与声子分别满足不同的反应步骤所需的能量为克服单一能量场下的效率与选择性限制提供了新思路，也为低温甲醛绿色合成及联产绿氢提供了工业放大基础。
目前相关研究成果以“甲醇绿色合成氢气与甲醛的量子效率增强研究”为题，发表于《自然·可持续发展》上，感兴趣的读者可以去自行查阅学习。
本文参考资料来源：清华大学新闻网
作者：小王
