将甲烷（CH4）转化为乙烯（C2H4）或乙炔（C2H2），可以直接从天然气中获得多种产品。然而，通常需要较高的反应温度和压力来激活和转化CH4，并且从未反应的CH4中分离C2+产物还具有挑战性。
基于此，英国曼彻斯特大学杨四海教授和Martin Schröder等人报道了在环境（25 °C和1 atm）和流动条件下，由非热等离子体驱动下金属-有机骨架材料（MFM-300(Fe)）催化CH4直接转化为C2H4和C2H2。C2H4和C2H2的选择性达到96%，产率高达334 μmol gcat-1 h-1。在转化率为10%时，对C2+烃的选择性和时间收率分别超过98%和2056 μmol gcat-1 h-1，为CH4的转化提供了新的基准。DFT计算表明，CH4I在Fe-O(H)-Fe位点吸附后，系统能量降低了4.9 kJ mol−1，证实了CH4I在降低C-H键活化能方面的独特作用。CD4II位于两个配体苯基环之间，CII···苯基环=3.34(1)和3.86(1) Å。CD4I和CD4II的分子间距离为4.92(1) Å。在进一步加载CD4后，两个位点上CD4分子的占有率增加，CD4I和Fe-O(H)-Fe位点之间的距离也略有增加，Fe-OH···CD4I=3.33(1) Å。额外的CD4负载导致第三个结合位点(CD4III)，它被CD4分子夹在位点I和II上，CD4I···CD4III=3.66(2) Å和CD4III··CD4II=2.99(2) Å。在高负荷下，CD4分子在三个位点的占有率均增加，Fe-OH···CD4I距离显著增加3.80(1)Å；CD4I···CD4III和CD4III··CD4II的距离分别减小到2.06(1)和2.51(1) Å。在加载CH4后，在低能区表现出明显的特征，与CH4分子的平移和旋转运动有关。CH4分子与MFM-300(Fe)中Fe-O(H)-Fe位点之间的主客体相互作用有效降低了C-H键激活的能垒，促进了催化CH4转化。Direct Conversion of Methane to Ethylene and Acetylene over an Iron-Based Metal-Organic Framework. J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c03935.
