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    中國(guó)科學(xué)院院士,最新Nat.Commum.!
    來(lái)源: 時(shí)間:2023-09-25 15:28:31 瀏覽:1738次

    第一作者:Xin Huang、Daniel Eggart、Gangqiang Qin

    通訊作者:包信和院士、潘秀蓮、Jan-Dierk Grunwaldt

    通訊單位:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、卡爾斯魯厄理工學(xué)院

    DOI: 10.1038/s41467-023-41192-y.



    研究背景



    沸石分子篩負(fù)載鉬(Mo)作為甲烷脫氫芳構(gòu)化催化劑已經(jīng)有了廣泛的研究,但是實(shí)際的中間體,特別是第一個(gè)C-C鍵的形成尚未闡明原理。基于此,中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所包信和院士和潘秀蓮研究員、卡爾斯魯厄理工學(xué)院Jan-Dierk Grunwaldt等人研究了分散在H-MCM-22、H-ZSM-5和SiO2上的Mo物種的甲烷直接非氧化轉(zhuǎn)化的機(jī)理。氣相C-C偶聯(lián)形成乙烷/乙烯后,通過(guò)DFT計(jì)算等表征手段,作者揭示了Mo單位點(diǎn)上的甲基化學(xué)特征。研究結(jié)果表明,無(wú)論何種沸石(MCM-22、ZSM-5或SiO2),甲基化學(xué)可能是金屬單位點(diǎn)催化的普遍特征,而在聚合的碳化鉬納米顆粒上的反應(yīng)可能通過(guò)表面C-C偶聯(lián)促進(jìn)碳沉積。




    文章要點(diǎn)



    1、作者研究了分散在H-MCM-22、H-ZSM-5和SiO2上的鉬物質(zhì)的甲烷直接非氧化轉(zhuǎn)化的機(jī)理,揭示了Mo單點(diǎn)上的甲基化學(xué)特征:甲基自由基在氣相中轉(zhuǎn)化為乙烷,在沒(méi)有沸石的情況下很容易脫氫轉(zhuǎn)化為乙烯。

    2、研究結(jié)果表明,氣相甲基化學(xué)可能是金屬單位點(diǎn)催化劑的一般反應(yīng)特征。本工作為直接非氧化甲烷轉(zhuǎn)化的機(jī)制提供了新的見(jiàn)解,并可能促進(jìn)催化劑的進(jìn)一步發(fā)展。



    圖文展示



    圖1.在xMo/MCM催化劑上的MDA反應(yīng)

    圖2.超過(guò)0.5Mo/MCM廢水的SVUV-PIMS在線檢測(cè)

    圖3. 0.5Mo/MCM的HAADF-STEM和operando XAS研究

    圖4.甲烷通過(guò)甲基活化和轉(zhuǎn)化為乙烷的自由能圖

    圖5. H-MCM-22在甲烷轉(zhuǎn)化過(guò)程中的作用

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