最近，大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室研究员邓德协会研究员和院士，在二维催化材料和纳米极限催化的基础上，发现石墨烯极限单原子铁中心可以在室温（25℃）下直接将甲烷催化转化为高附加值C1含氧化合物。
甲烷是天然气、页岩气和可燃冰的主要成分，甲烷转化为高附加值燃料或化学品是世界能源经济的迫切需要。然而，甲烷是最稳定的烷烃分子，具有高度的四面体对称性，电离能高，无电子亲和力，无永久电偶极矩，极化率低，C-H键高达434 KJ/mol，在温和的条件下很难激活。因此，甲烷的选择激活和定向转化一直是一个世界性的问题。为了克服高反应能障碍，甲烷的转化通常需要在高反应温度（600~1100℃）下进行。如何降低反应温度对其基础研究和工业应用具有重要意义。
在二维催化材料温和条件下激活C-H键的基础上，经过6年的努力，研究团队设计了一系列石墨烯限制3D过渡金属中心（锰、铁、钴、镍、铜）催化材料，发现石墨烯限制单铁中心在室温下，以过氧化氢为氧化剂，可直接将甲烷催化转化为C1含氧化合物。
在高分辨率液体核磁共振波谱和飞行时间质谱原位表征的帮助下，研究人员发现石墨烯限制的单铁中心可以直接将甲烷转化为CH3OH和CH3OOH，C1含氧化合物，如HOCH2OH和HCOH。根据DFT理论的进一步计算，甲烷的转化遵循自由基的反应路线，原位生成的O-FeN4-O在反应过程中具有较高的活性。甲烷可以通过自由基首先转化为CH3OH和CH3OH，生成的CH3OH将进一步转化为HOCH2OH和HCOH。
专家认为，这项工作不仅为温和条件下甲烷转化高效催化剂的设计提供了新的思路，而且极大地鼓励了甲烷催化转化领域的发展。
