Angew：Cu-菱沸石催化甲烷直接氧化制甲醇的活性位点性质

催化计 · 公众号 · · 2024-07-29 21:09

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具有不同 Si/Al 比例和不同 Cu 担载量的 Cu 修饰的菱沸石分子筛受到 CH ₄ 催化氧化的广泛研究，人们发现 Si/Al 比例和 Cu 担载量导致催化活性不同，是由于形成活性中心位点具有区别。

有鉴于此， 苏黎世 理工大学 Jeroen A. van Bokhoven 、瑞士保罗谢勒研究所 Vitaly L. Sushkevich 等通过塞流反应器试验、原位 FTIR 、 XAS 表征说明 Cu 担载量降低，导致反应活性和氧化还原朝向更高的温度区间，而且能够增加 CH ₃ OH 的选择性，提高 Cu 的利用效率。

本文要点

要点1. 原位 ESR 、 Raman 、 UV-Vis 、 PL 光谱等表征说明催化活性变化的趋势与单个 Cu 原子的活性位点有关，结构为 Cu ²⁺ 和 [CuOH] ⁺ ，在比较低的 Si/Al 比例和较低的 Cu 担载量。

要点2. 在比较高的 Si/Al 比例或者更高的 Cu 担载量，能够形成两种 [Cu ₂ (μ-O)] ²⁺ 位点，导致趋势朝着相反的方向变化。原位 ESR 和 UV 光谱表征说明，随着 Si/Al 比例增加，单个 Cu 原子位点的表观活化能降低，但是双原子 Cu 位点并不受到影响。

Andreas Brenig, Jörg W. A. Fischer, Daniel Klose, Gunnar Jeschke, Jeroen A. van Bokhoven, Vitaly L. Sushkevich, Redox and Kinetic Properties of Composition-Dependent Active Sites in Copper-Exchanged Chabazite for Direct Methane-to-Methanol Oxidation, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202411662

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202411662

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