西交大ACS Catalysis:构建单原子-受阻路易斯对双活性中心,促进甲烷无氧偶联反应 2023年10月13日 上午12:19 • 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 15 在无氧条件下直接将甲烷转化为高附加值化工产品(NOCM)由于CO2排放量少、投资成本低、碳利用效率高而受到广泛关注。但是,由于热力学约束和缺乏有效的催化剂,实现高效的NOCM过程仍面临着严峻的挑战。因此,设计具有优异C-H键活化能力和高C2烃选择性的催化剂对于NOCM反应过程至关重要。 近日,西安交通大学常春然课题组构建了“单原子”-“受阻路易斯对”(SA-FLP)双活性中心催化剂,并将其用于甲烷的无氧化偶联(NOCM)。其中,单原子位点是通过在CeO2表面的Ce位点掺杂一个Pt原子而产生的,FLP位点是通过去除与Pt原子相邻的氧原子来制备的。 研究人员首先通过静态密度泛函理论(DFT)计算和微动力学模拟,对甲烷与乙烷和乙烯的直接非氧化偶联反应进行了深入研究。 主要结论如下: 1. 通过调节单原子掺杂位置和氧空位浓度,设计了三种SA-FLP双活性中心; 2. SA-FLP-3具有两个相邻的VOS,表现出最佳的甲烷活化性能,活化能垒为0.32-0.71 eV; 3. 在SA-FLP-3上,两个甲基偶联进一步生成乙烷和乙烯只需超过1.31 eV的能垒; 4. 微动力学模拟表明,在1200 K的温度和8.0×10−3 bar的CH3分压下,SA-FLP位点上NOCM的主要产物为C2H6,并且TOF为0.2535 s−1。 由于C2H6和C2H4是高价值的C2产物,所以基于临界反应速率追踪NOCM对C2H6/C2H4的主导反应路线。 生成C2H6的有利反应途径是两个吸附的甲基直接偶联一步生成乙烷,并且C2H6-r2(2.53×10−1 s−1)的临界反应TOF比C2H6-r1(2.74×10−9 s−1)快得多;产生C2H4的有利反应途径是在SA位点上CH3*脱氢为CH2*,然后与另一CH3基团偶联到C2H5*中间体。并且C2H4-r2(4.97×10−7 s−1)中临界反应的TOF快于C2H4-r1(4.46×10−13 s−1)和C2H4-r3(1.78×10−15 s−1)。 总的来说,这项研究不仅为设计高效的NOCM催化剂提供了策略,而且为C-C偶联定向产生C2产物提供了深入的见解。 Design of SA-FLP Dual Active Sites for Nonoxidative Coupling of Methane. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.2c04479 原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/13/06760c10ca/ 催化 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 孟颖/刘兆平Mater. Today: 揭秘Co对高性能富锂层状正极材料的重要性 2023年10月12日 Angew:EPR探究锂离子电池石墨负极的锂沉积与嵌入 2023年11月3日 熊杰/杨成韬/胡音EnSM:氟功能化MOF抑制SEI重建助力锂负极2000h循环! 2023年10月8日 UCLA杨阳教授,最新Nature Materials! 2022年11月20日 Angew: 性能提高20倍! 级联 Z型异质结纳米复合材料用于高效光催化CO2还原 2023年10月13日 天大/金属所/萨里大学AFM:碳保护SAA材料作为多功能电催化剂 2023年10月26日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交