甲烷直接转化为高附加值产品具有重要的实际意义。双活性组分催化剂的协同效应有望提高甲醇产率和选择性。

近日，中科大Wenzhi Li将CuPd/Anatase为原位生成催化剂，表现出较高的甲醇产率~31800 μmol·g_cat ^-1·h^-1，并且几乎只对液体产物（甲醇）有选择性。

文章要点

1）研究了该非均相催化过程的反应机理，证实了铜离子具有生成过氧化氢的能力，而锐钛矿可以进一步促进过氧化氢的生成。氯离子可以促进CO的稳定吸附和*CH₃中间体的形成，从而有利于高活性和选择性地生产甲醇。Pd和Cu协同解离甲烷，促进关键构型金属-CH₃的形成。

2）密度泛函理论计算与原位红外光谱相结合证明了·CH₃中间体的脱附会通过电子调控的方式在Cu-Pd/Anatase上进行，当·CH₃从铜位点脱附并与羟基自由基结合时会生成甲醇。

参考文献

Liqun Wang, et al, Highly Selective Catalytic Oxidation of Methane to Methanol using Cu-Pd/Anatase, Energy Environ. Sci., 2024

DOI: 10.1039/D4EE02671C