甲烷分子的选择性功能化，是一种化学过程，使它们在技术上更受欢迎。甲烷分子表现为一个灰色碳原子与四个白色氢原子相连。底部的橙色晶体代表了发生反应的金属有机框架。
被称为金属有机框架(MOFs)的微观晶体结构可以提供一种方法来解决甲烷功能化催化这一经济上重要的化学过程中的最大问题之一。
近年来，美国页岩气生产的蓬勃发展促使许多研究人员寻找使甲烷功能化的新方法，即将其转化为更有价值的东西，其中之一可能是甲醇。
美国能源部阿贡国家实验室(DOE)催化科学项目组长MaxDelferro说:“有很多方法可以使甲烷功能化，但有一种方法是将甲烷转化为甲醇，这是一种既经济又丰富的方法。不幸的是，甲烷是最稳定的分子之一，很难激活甲烷。”
但是现在，由Delferro和西北大学化学副教授领导的一个小组已经展示了一种利用MOFs激活甲烷的新方法，这是他们在无机金属催化剂设计中心(美国能源部资助的能源前沿研究中心)共同努力的结果。他们和七位合著者最近在《自然催化》杂志上发表了他们的方法。
这个例子展示了如何设计晶体材料，特别是MOFs，将导致复杂但令人兴奋的机会的解决方案。
甲烷分子由一个与四个氢原子相连的碳原子组成。但是，使甲烷中的碳氢键功能化是一个特别具有挑战性的过程，大多数已知的催化剂只能在极端酸性和/或氧化条件下才能实现这一过程。
然而，MOFs可以通过形状选择性催化，选择性地生产一种特定的注硼甲烷产品，这是一种广泛应用于化学合成和碳氢化合物加工的工业技术。择形催化可以区分大小略有不同的分子，并且可以选择性地形成一种所需的化学产品。但要使这项技术发挥作用，催化剂的孔径必须与参与反应的分子的大小相当。
自20世纪60年代以来，沸石一直被广泛用于这类催化。沸石是微孔晶体矿物，通常包括硅、铝和氧。它们通常用作商业吸附剂和催化剂，并有一个笼状的框架，反应物分子可以被困住。但是，如果分子太大，无法容纳在框架内，则不可能发生催化作用。
在MOF中，有机分子和金属氧化物簇分别起着连接和节点的作用。西北大学的首席作者宣章和他的同事们在“自然催化”一文中指出，MOFs在进行择形催化方面是很有吸引力的，因为它们的结构是可调的。与沸石不同的是，它们可以通过为目标分子量身定制的孔径和孔径大小来合成。
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