5月28日，美国《科学》杂志以研究报告（Report）的形式发表了中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室纳米与界面催化研究组傅强、马丁和包信和，与理论催化研究组李微雪等研究人员合作完成的最新研究成果。他们在国家自然科学基金委员会、中国科学院、“973”计划等的长期资助下，经过8年多的艰苦努力，在贵金属铂表面创造性地构建了具有配位不饱和的亚铁纳米结构，成功地实现了室温条件下分子氧的高效活化，并用于催化一氧化碳的低温脱除和甲醇的选择氧化等反应，取得了重要突破。

　　作为自然界中普遍存在的重要过程，催化作用几乎遍及化学反应的整个领域，并因此成为现代化学工业的基石。高效催化剂的使用以及新型催化剂的出现，都会促进相关技术、工业过程的革新，甚至改变化学工业的面貌。

　　当前，随着一次能源的不断消耗和可能面临的枯竭，以及环境问题的日益突出，资源的优化利用和社会的可持续发展成为许多国家面临的一大挑战。因此，与能源、环境密切相关的化学工业正在面临着一场重大的革新，作为主导和关键技术的催化技术也正在经历着一场重大的科学和技术的创新。催化科学和技术的发展将更加强调对催化剂进行定向设计和合成，实现温和条件下目标产物100%的选择性，这也一直是催化研究的梦想。

　　向大自然学习设计与制备高效催化剂

　　在催化研究领域，选择氧化是化工过程中一类非常重要的催化过程。在采用空气中的氧气做氧化剂时，往往需要较高的反应温度，才能使稳定的分子氧在催化剂作用下解离成具有高活性的原子氧。但是，高的反应活化温度，不仅导致工业化过程的成本过高，同时也会降低催化反应的选择性，降低资源的利用效率。因此，设计和调控催化剂以实现在温和条件下分子氧的高效活化，并选择性地催化氧化特定的反应物，是对催化基础理论和催化剂创制的一大挑战。

　　如何突破传统催化剂研究中的经验式方法，实现定向设计和合成新型高效催化剂呢？他们的灵感来自于自然。

　　甲烷是一种非常稳定的小分子，具有很高的C-H键能，工业过程中实现催化选择氧化甲烷制甲醇需要高温、高压等苛刻的条件。而自然界中存在一种甲烷单加氧酶（MMO），可以在常温常压条件下利用分子氧高选择性地氧化甲烷到甲醇。在甲烷单加氧酶中活化分子氧的活性位点为一种双核铁结构，通过一个桥氧连接，形成Fe-O-Fe状态。另外，我们知道，人体内氧气的输送是依靠血红蛋白。血红蛋白可以运送氧气的关键就在于含有受平面卟啉环束缚的二价铁离子（Fe2+），这种含铁的结构单元可以很容易地通过Fe2+和Fe3+的价态转换来实现氧气的运输和释放。可以看到，在这些酶催化体系中配位不饱和的金属原子例如Fe是实现温和条件下活化分子氧的关键所在。在负载型多相催化体系中，实现可控制备具有类似酶结构特征的高效、稳定的活性中心，对多相催化的发展具有十分重要的意义。

　　那么，如何实现将铁作为选择性氧化的活性中心呢？