天然气的直接化学转化，不仅可以实现高附加值利用，还能避免天然气运输所带来的高额费用和污染。天然气中的主要化合物是甲烷，其惰性碳氢键带来的低反应活性和在溶液中的低溶解度给催化甲烷活化带来了巨大挑战。为了实现高选择性甲烷转化，目前的高效催化剂一般需要使用稀有且昂贵的贵金属，同时往往需要高温来提供反应活化能，这与工业中对规模性和经济性的要求相差甚远。

　　光促氧化还原催化通过催化剂将光能转化为化学能，促使很多化学反应在温和的室温条件下就能顺利进行。左智伟团队相信利用这一新兴前沿催化技术来实现甲烷活化，将开拓甲烷绿色活化的新方向。带着这一憧憬，团队专注于开发廉价、可持续的催化剂，致力于研究高效利用光能来实现甲烷在室温条件下的转化利用。

　　经过两年的前期工作积累，148天冲刺，2202次尝试和优化，左智伟课题组最终寻找到一个非常廉价、高效的催化剂组合。在极其普通的三氯乙醇的协同作用下，廉价稀土金属铈能发挥出与稀有的贵金属相媲美的甲烷催化效果。他们成功地使用商品化LED光源作为反应能量来源，在室温条件下，顺利实现了从高选择性的甲烷到高附加值产物的转化。

　　这一体系突破了均相催化中依赖贵金属的碳氢键插入实现甲烷活化的范式，高效利用铈催化剂将光能转化为化学能，采用氢转移模式来直接将甲烷活化为高反应性的甲基自由基，结合自由基偶联策略，从而能够实现一系列光促进的官能团化反应，给甲烷活化提供了条件温和、多样性转化的新平台。

　　此外，铈催化体系的廉价实用性已引起工业界关注。国内相关制药企业已与上科大签订关于铈催化氧化反应的合作转让协议，致力于实现这一国际领先新技术的产业化。