Naše civilizace je doposud založena na využití ropy jako klíčového zdroje energie a surovin pro výrobu. Nedávné zavedení těžby břidličného zemního plynu představuje dramatickou změnu v oblasti zdrojů uhlovodíků. Zemní plyn nyní představuje velmi dostupný zdroj uhlovodíků, jehož využití je navíc doprovázeno podstatně nižšími emisemi CO2. Jeho využití je ale zatím omezeno tím, že se dosud nepodařilo zvládnout transformaci metanu na kapalné produkty. Na tuto oblast je proto soustředěna značná pozornost. Jako nejvýhodnější se v této oblasti jeví selektivní oxidace metanu na metanol, který představuje jak možné palivo, tak možnou základnu pro řadu chemických výrob.
Problémem oxidace metanu na metanol je to, že molekula metanu je málo reaktivní. V případě dosažení dostatečně vysoké teploty nutné k její reakci s kyslíkem a vniku metanolu je teplota značně vyšší než je potřebné k následné oxidaci metanolu až na CO2 a dojde k proto ke spálení metanu na CO2 a vodu. Klíčem je proto zvládnout oxidaci metanu za nízké teploty a zastavení oxidačního procesu v prvním kroku. Doposud navržené postupy ale nejsou dostatečně vhodné pro praktické využití. V případě selektivní oxidace metanu na metanol pomocí N2O na izolovaném kationtu Fe(II), který je stabilizován v alumosilikátové zeolitické matrici je limitujícím parametrem cena N2O jako oxidačního činidla. V případě oxidace pomocí molekulárního kyslíku a klastrů mědi v zeolitických matricích představuje problém buď velmi nízká účinnost přeměny metanu v případě procesu za konstantní teploty, nebo požadavek na výrazný teplotní cyklus, kdy během celého procesu se musí střídat o nejméně 200 °C.
Našemu týmu se podařilo dosáhnout výrazného průlomu v této oblasti. Námi vyvinutý reakční systém, založený na spolupráci dvou kationtů přechodových kovů umístěných naproti sobě v zeolitické matrici je schopný rozložit molekulární kyslík na dva atomární kyslíky vázané každý na jeden iont přechodového kovu za nízké teploty. Takto vzniklé atomární kyslíky jsou velmi reaktivní a dovedou za nízké teploty oxidovat metan na metanol. Za vhodných podmínek pak nedochází k další oxidaci. Binukleární kationtová centra jsou proto schopná oxidovat metan selektivně na metanol již pod 200 °C s takovou aktivitou, že hodinová produkce metanolu na jednotku hmotnosti je u námi navržených materiálů až stonásobná oproti dosud nejlepším výsledkům uváděným v literatuře.
Použití katalyzátoru pro výrobu metanolu z metanu, způsob výroby metanolu z metanu, katalyzátor a způsob jeho přípravy, J. Dědeček, E. Tabor, Z. Sobalík, Š. Sklenák, K. Mlekodaj, PV 2019-210.