国产精品麻花传媒二三区别,电影在线观看完整版免费励志,久久久国产一区二区三区

汪夏燕/王志華/馬丁ACS Catalysis：分散的銠催化劑促進甲烷選擇性氧化制甲酸

甲烷作為一種有前景的化工和液體燃料原料，因其儲量高、價格低廉而備受關注。在溫和的條件下，甲烷直接氧化成增值的含氧化合物成為一種理想的轉化途徑，但這仍然是一個挑戰，因為甲烷的強碳-氫鍵(鍵能=104 kcal mol^-1)的活化是十分困難的。

近年來，人們利用相對較強的氧化劑三氧化二硫和過氧化氫，在溫和的條件下將甲烷氧化為增值的含氧化合物。以三氧化二硫為例，以甲烷為原料制備甲烷磺酸，在50 ℃下達到了優異的活性。然而，這些強氧化劑的高成本限制了它們的廣泛應用。因此，利用低成本的分子氧將甲烷選擇性氧化為含氧化合物是是十分的關鍵。

基于此，北京工業大學汪夏燕、北京化工大學王志華和北京大學馬丁(共同通訊)等人合成了分散在ZSM-5上的銠催化劑，并以分子氧為氧化劑，在總壓力40 bar，<100 ℃下進行了甲烷轉化。

根據分散的Rh催化劑的甲烷氧化活性和選擇性測試結果可以發現，沒有Rh就不會產生氧化物，這表明Rh可能是甲烷轉化的活性物質。此外，Rh/H-ZSM-5催化劑在無酸存在情況下的催化性能也較差，只有少量的含氧化合物(CH₃OH和CH₃OOH)生成。在H₂SO₄的促進下，在50 ℃，在水相中混合CH₄、O₂和CO的條件下，CH₄被轉化為甲酸、甲醇、過氧化甲酯和CO₂等不同的含氧化合物。

隨著Rh負載量的增加，甲烷轉化活性從6.72 mol/kg_cat/h增加到69.46 mol/kg_cat/h。其中，5.0Rh/H-ZSM-5催化劑在50 ℃時的催化活性最高(3.56 mol_HCOOH/mol_Rh/h)，甲烷轉化率為24.89 mol_methane/mol_Rh/h，并且在5wt %的Rh負載下，HCOOH的選擇性保持穩定。

在90 ℃時，HCOOH的選擇性驚人地達到了98.48%，與文獻中已知的催化劑相比，這是最高的選擇性。此外，5.0Rh/H-ZSM-5的活性增加到了23.96 mol_HCOOH/mol_Rh/h，甲烷轉化率為103.11 mol_methane/mol_Rh/h。

值得注意的是，該催化劑在室溫下可以活化甲烷，其活性為0.84 mol_HCOOH/mol_Rh/h。更加重要的是，Rh/H-ZSM-5催化劑在5次循環測試后活性沒有下降，表現出了良好的穩定性。

之后，本文研究了CH₄，CO，O₂和H⁺的反應機理和作用。由于存在多種碳資源，本文首先檢測了產物是否由甲烷產生。在相同的反應條件下，在不存在甲烷時，反應1小時后沒有含氧化合物產生。隨著甲烷分壓的增大，產物的數量也隨之增加。這些結果表明，產物的碳源為甲烷。而CO和O₂對甲烷轉化為含氧化合物也很重要，在沒有CO和O₂的情況下不會產生產物。

除此之外，EPR光譜表明，當CO和O₂作為反應物時，可以發現·OH信號。然而，在沒有CO或O₂存在的情況下，只有微弱的·OH信號。

因此，本文提出了CO的原位生成·OH的機理。·OH濃度隨著酸的引入明顯增加，這也說明酸在反應過程中可以促進·OH的生成。總之，在溫和的條件下，以CO/O₂作為反應物，酸可以促進·OH的連續生成，從而獲得較高的甲烷轉化率。這項工作為在溫和條件下直接轉化甲烷提供了新的見解，這對設計新型催化劑至關重要。

Acid-Promoted Selective Oxidation of Methane to Formic Acid over Dispersed Rhodium Catalysts under Mild Conditions, ACS Catalysis, 2023, DOI: 10.1021/acscatal.3c01743.

https://doi.org/10.1021/acscatal.3c01743.

原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/02/72b15ffed8/

末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

汪夏燕/王志華/馬丁ACS Catalysis：分散的銠催化劑促進甲烷選擇性氧化制甲酸

相關推薦