铜交换的沸石在低温条件下仅利用氧和水就可以连续选择性地催化甲烷部分氧化为甲醇，但其活性位点的成因和性质目前尚不清楚。近日，麻省理工学院Yuriy Román-Leshkov团队研究发现该反应是由一个[Cu-O-Cu]²⁺结构催化的，该结构是在SSZ-13沸石笼内通过假设的质子辅助扩散的水合铜离子形成的。虽然不同的Cu构型可能存在并对甲烷氧化具有活性，但二聚体Cu结构是甲烷选择性部分氧化的主要活性位点。CH₄的活化过程第一步是C-H键的切断，从而形成一个表面结合的C₁中间体，该中间体既可以在H₂O/H⁺的存在下被解吸为甲醇，也可以被气相O₂完全氧化为CO₂。提高的甲烷和水的分压和使用高铝低铜的沸石使得尽可能多的生成Cu二聚体结构可以提高甲烷部分氧化选择性。

Kimberly T. Dinh, Mark M. Sullivan, Yuriy Román-Leshkov*, et al. Continuous Partial Oxidation of Methane to Methanol Catalyzed by Diffusion-Paired Cu Dimers in Copper-Exchanged Zeolites. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b04906

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04906