将甲烷直接氧化为增值的C₁化学品（例如HCHO和CO）是一种在相对温和的条件下利用天然气资源的有前景的方法。然而，该转化容易生成不希望得到的完全氧化产物CO₂，因此提高其选择性是一个重大挑战。近日，厦门大学Shuai Wang，华盛顿州立大学Yong Wang等将负载型B₂O₃催化剂用于在相对温和的温度下进行选择性甲烷氧化。

本文要点：

1）研究发现，B₂O₃基催化剂可高效的将甲烷直接转化为HCHO和CO，HCHO/CO比为〜1，转化率为6％时，选择性高达94％，并在固定床反应器（550℃，100 kPa，空间速度4650 mL g _cat^-1 h^-1）中显示出高稳定性（100h有效反应时间）。

2）组合的催化剂表征，动力学研究和同位素标记研究表明，即使进料中O₂/CH₄的比例很高时，键合在B₂O₃表面上三配位BO₃中心的分子O₂仍可作为甲烷活化的高效氧化剂，且有效减少CO₂的形成。

该工作表明设计创新型催化工艺将烷烃直接转化为燃料/化学品具有巨大的应用潜力。

Jinshu Tian, et al. Direct conversion of methane to formaldehyde and CO on B₂O₃ catalysts. Nat. Commun., 2020

DOI: 10.1038/s41467-020-19517-y

https://www.nature.com/articles/s41467-020-19517-y