為了發(fā)展甲烷液相直接選擇性轉(zhuǎn)化為甲醇的技術(shù),人們面臨的主要挑戰(zhàn)是甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)過(guò)程持續(xù)生成液相氧化產(chǎn)物或者燃燒生成的副產(chǎn)物。
有鑒于此,西班牙催化與石油化學(xué)研究所M. Verónica Ganduglia-Pirovano教授、美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Sanjaya D. Senanayake教授等報(bào)道發(fā)現(xiàn)通過(guò)非常簡(jiǎn)單的機(jī)械研磨方法,將Pd/CeO2催化劑修飾碳材料,得到獨(dú)特的Pd-iC-CeO2催化劑,在甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)中能夠于75 ℃選擇性的生成甲醇。
本文要點(diǎn)
(1)
在機(jī)械研磨處理過(guò)程中能夠形成獨(dú)特的Pd-iC-CeO2界面結(jié)構(gòu),催化劑中的界面碳物質(zhì)iC(interfacial carbon)調(diào)節(jié)金屬-氧化物的界面相互作用,從而促進(jìn)甲烷氧化反應(yīng)和之后的過(guò)氧化物分解。因此在75 ℃進(jìn)行催化反應(yīng)能夠以117 μmol/g的產(chǎn)率選擇性的生成甲醇。
(2)
通過(guò)DFT理論計(jì)算,研究發(fā)現(xiàn)H2O2溶液的相互作用對(duì)于甲醇的高選擇性非常重要,反應(yīng)的機(jī)理為Eley-Rideal反應(yīng)機(jī)理。這種獨(dú)特的機(jī)理能夠通過(guò)固-液-氣過(guò)程將甲烷直接轉(zhuǎn)化為甲醇。
參考文獻(xiàn)
Juan D. Jiménez, Pablo G. Lustemberg*, Maila Danielis, Estefanía Fernández-Villanueva, Sooyeon Hwang, Iradwikanari Waluyo, Adrian Hunt, Dominik Wierzbicki, Jie Zhang, Long Qi, Alessandro Trovarelli, José A. Rodriguez, Sara Colussi, M. Verónica Ganduglia-Pirovano*, and Sanjaya D. Senanayake*, From Methane to Methanol: Pd-iC-CeO2 Catalysts Engineered for High Selectivity via Mechanochemical Synthesis, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c04815
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c04815