甲醇（methanol），既是重要的工業溶劑和生產塑膠、樹脂的前驅物，也是近年來備受關注的液態儲氫媒介，其全球年產量超過一億一千萬公噸。目前工業上製造甲醇的主流方法是蒸汽甲烷重組法（Steam methane reforming），該方法需在超過攝氏800度的高溫下，先將甲烷和水轉化成一氧化碳與氫氣的混合氣，再於高壓環境下透過Cu/ZnO/Al₂O₃催化劑才能合成甲醇，其工序繁瑣且耗能龐大。若能直接將甲烷一步氧化成甲醇，無疑更為理想，但目前遭遇兩大困難點：第一，甲烷的碳氫鍵鍵能高達439 kJ mol⁻¹，活化極難；第二，一旦條件夠激烈，生成的甲醇會因較低的鍵能而被繼續氧化成二氧化碳，即所謂的過度氧化（overoxidation）。另一方面，非熱電漿（nonthermal plasma）技術提供了一條出路，其電漿中能量超過 7.5 eV 的高能電子，可在低溫下直接撞擊甲烷使其解離，產生甲基自由基（•CH₃）；水中電漿則可原位生成羥基自由基（•OH），做為溫和的氧化劑，且液相可迅速萃取並淬滅甲醇，防止過度氧化。然而，電漿活性物種的壽命極短，向液相的擴散深度僅數奈米至數微米，若催化劑只分散於液相表面，又會導致催化成效有限。因此，如何讓催化劑與電漿活性物種充分接觸，同時又讓甲醇迅速進入液相躲避過度氧化，正是問題的關鍵。

近日，美國西北大學的研究團隊，透過設計「電漿—催化劑—液態水三相界面」（plasma-catalyst-liquid interface，PCLI），在常壓下以接近97%的選擇性，成功將甲烷一步氧化為甲醇。其核心裝置是一根孔道，也就是其內部塗佈氧化銅（CuO）的多孔玻璃氣泡分散管，管中央的高壓電極引發脈衝電漿放電，使活性物種到達CuO表面前的距離大幅縮短，氣泡（包含應甲烷、各種自由基和氫氣等等）出管後即被液態水淬滅。研究人員發現，在整個反應的選擇性中，流量比以4:1的Ar/CH₄效果最佳：氬氣透過Penning dissociation機制提升電漿電子密度，同時降低氣相中•CH₃濃度以抑制C₂/C₃烴類的生成，從而將更多•CH₃保留在CuO表面與•OH耦合成甲醇。在最佳條件下，液相甲醇選擇性達96.8 ± 0.6%，甲醇產率為51.8 ± 1.5 mmol g⁻¹(CuO) h⁻¹，特定電耗為每公斤甲醇46.7 kWh，且氣相副產物中完全沒有CO₂，表示過度氧化的抑制已相當徹底。