这个反应,连发三篇JACS!
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icat2019
我为催化狂!
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在温和反应条件进行甲烷选择性氧化制备高附加值氧化衍生物受到人们广泛关注。目前性能最突出的担载型金属催化剂能够显著改善甲烷的催化转化,但是无法避免氧化产物的深度氧化。
有鉴于此,
中科院大连化物所王晓东(
Xiaodong Wang
)、林坚(
Jian Lin
)、福州大学林森(
Sen Lin
)等
报道
MOF
担载单原子
Ru
催化剂
Ru
1
/UiO-66
,使用
H
2
O
2
作为氧化剂,进行甲烷羟基化氧化,
在甲烷的氧化反应中实现了接近
100 %
选择性,
TOF
达到
185.4 h
-1
。
Ru
1
/UiO-66
的氧化产物产率比未修饰
Ru
的
UiO-66
性能提高一个数量级
,比担载型
Ru
纳米粒子或者其他
Ru
单原子催化剂的性能高数倍,而且不存在以往的催化剂面临的生成
CO
2
问题。
通过详细的表征和
DFT
计算,说明
缺电子
Ru
1
和电子富集
Zr-oxo
之间产生协同催化作用
。
Ru
1
位点通过
Ru
1
=O*
用于活化
CH
4
分子,
Zr-oxo
簇生成氧自由基物种用于生成氧化产物。
而且,
修饰单原子
Ru
1
的
Zr-oxo
能够将过量
H
2
O
2
转变为没有催化活性的
O
2
而不是具有催化活性的
·OH
,从而避免产物的过度氧化
。
Geqian Fang, Fenfei Wei, Jian Lin*, Yanliang Zhou, Li Sun, Xin Shang, Sen Lin*, and Xiaodong Wang*, Retrofitting Zr-Oxo Nodes of UiO-66 by Ru Single Atoms to Boost Methane Hydroxylation with Nearly Total Selectivity, J. Am. Chem. Soc. 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c02121
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02121
厦门大学王野、
Wei
Zhou
、苏黎世联邦理工学院
Christophe Copéret
等
报道将
Au
纳米粒子修饰在丝光沸石(
mordenite
),在
CO
存在时,溶液相使用
O
2
进行甲烷选择性氧化。(
阅读原文
)
Wangyang Wang, Wei Zhou*, Yuchen Tang, Weicheng Cao, Scott R. Docherty, Fangwei Wu, Kang Cheng, Qinghong Zhang, Christophe Copéret*, and Ye Wang*, Selective Oxidation of Methane to Methanol over Au/H-MOR, J. Am. Chem. Soc. 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c04260
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c04260
波士顿学院王敦伟(
Dunwei Wang
)、加州大学河滨分校江德恩(
De-en Jiang
)等
报道一种能够改善催化活性位点数目较少的方法。这种方法使用卟啉构筑
MOF
,因此提供丰富的单原子
Rh
结合位点,实现了
5 wt %
的
Rh
担载量。
当使用这种单原子
Rh
作为催化剂合成乙酸,
实现了
23.62 mmol g
cat
-1
h
-1
的产量新纪录
。
(
阅读原文
)
Haoyi Li, Chuanye Xiong, Muchun Fei, Lu Ma, Hongna Zhang, Xingxu Yan, Peter Tieu, Yucheng Yuan, Yuhan Zhang, James Nyakuchena, Jier Huang, Xiaoqing Pan, Matthias M. Waegele, De-en Jiang*, and Dunwei Wang*, Selective Formation of Acetic Acid and Methanol by Direct Methane Oxidation Using Rhodium Single-Atom Catalysts, J. Am. Chem. Soc. 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c03113
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c03113
原位XPS、原位XRD、原位Raman、原位FTIR
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