JACS：H2O作为甲烷制备甲醇的温和氧化剂

纳米技术

2020-06-30

甲烷直接氧化为甲醇在异相催化反应领域中历来是巨大挑战，杜兰大学Daniel F. Shantz等发现在Cu-SSZ-13催化剂上进行的甲烷氧化为甲醇反应中，水而非氧气在流动相反应器中作为主要物种。作者通过¹⁸O标记的H₂O进行实验验证，本研究为改善Cu基分子筛催化剂的活性提供了经验和范例。

 本文要点：

（1）

通过时间分辨的¹⁶O₂和H₂¹⁸O进行反应，作者发现反应生成的CH₃OH分子中的氧原子主要来自H₂¹⁸O，通过该实验作者认为在催化反应中有至少两种Cu催化活性位点，并且分别能够对O₂和H₂O进行活化。在无氧气存在的情况中，催化反应会发生在能通过H₂O重新活化的Cu位点上，并且该过程中可能通过[Cu₂O]²⁺、[CuOH]⁺物种进行反应。并且通过H₂O而非O₂作为氧化物种，能够避免甲烷的过度氧化。本文的结果为循环的无氧甲烷氧化反应和静态有氧甲烷氧化反应之间的关系提供了参考，指出了解决该问题的合理方案。

参考文献

Aibolat Koishybay and Daniel F. Shantz*

Water is the oxygen source for methanol produced in partial oxidation of methane in a flow reactor over Cu-SSZ-13, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI：10.1021/jacs.0c03283

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03283