Metan ze zemního plynu představuje velmi dostupný zdroj uhlovodíků. Jeho výhodnějšímu využití ale brání komplikovaný transport, možné úniky metanu, který je silný skleníkový plyn, do atmosféry a absence snadné technologie pro jeho přeměnu na užitečné produkty. Možným řešením těchto problémů je selektivní oxidace metanu na metanol, který je kapalný a představuje jak možné palivo, tak i surovinu pro řadu chemických výrob.
Zatím ale není dostupná vhodná technologie. V současnosti používaný nepřímý postup, kdy je z metanu vyroben oxid uhelnatý a vodík a z těch je pak následně syntetizován metanol je extrémně energeticky a investičně náročný a nepředstavuje tak vhodnou univerzální cestu pro převedení metanu na kapalné produkty. Tou by byla přímá částečná oxidace metanu na metanol. Týmu ÚFCH JH se nedávno podařilo dosáhnout výrazného průlomu v této oblasti. Vyvinul binukleární kationtová centra stabilizovaná v zeolitických matricích která rozkládají molekulární kyslík na dva atomární kyslíky. Tyto atomární kyslíky za nízké teploty oxidujít metan na metanol s takovou aktivitou, že hodinová produkce metanolu je u námi navržených materiálů až stonásobná oproti dosud nejlepším dosaženým výsledkům. Přesto tento průlom je k reálné aplikaci ještě daleko a je třeba připravit ještě aktivnější katalyzátory pracující za podmínek vhodných pro aplikaci.
Klíčovým prvkem pro přípravu vysoce aktivního katalyzátoru je správná matrice, která je schopna stabilizovat dostatečně velké množství aktivních center. Náš tým ve vývoji takovýchto matricí výrazně pokročil. Podařilo se nám ukázat pomocí kvantově chemických výpočtů, že centra pro aktivaci kyslíku je možné připravit i v jiných zeolitických matricích, nejen v zeolitu typu ferrierit. Zároveň byly identifikovány klíčové strukturní parametry, které musí zeolitická matrice splňovat, aby v ní bylo možné připravit aktivní centra. Nezbytná je vzdálenost kruhů zeolitů stabilizujících kationty mezi 0.7 a 0.8 nm a uspořádání obou protilehlých kruhů tak, aby měly společnou osu. Tyto znalosti jsou klíčové pro přípravu katalyzátorů s dostatečným množstvím aktivních center, a tedy dostatečně aktivních pro případný vývoj technologie. Splitting dioxygen over distant binuclear Fe sites in zeolites. Effect of the local arrangement and framework topology,
E. Tabor, M. Lemishka, J. E. Olszowka, K. Mlekodaj, J. Dedecek, P. C. Andrikopoulos, S. Sklenak, ACS Catal. 11 (2021) 2340-2355.