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电沉积过渡金属氧化物上甲烷电化学氧化成甲醇
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2023-03-21 , DOI: 10.1021/jacs.3c00441
Kangze Shen 1 , Simran Kumari 1 , Yu-Chao Huang 1 , Joonbaek Jang 1 , Philippe Sautet 1, 2, 3 , Carlos G Morales-Guio 1
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将甲烷电化学部分氧化为甲醇是将搁浅的甲烷资源转化为高价值、易于运输的燃料或化学品的一种很有前途的方法。过渡金属氧化物是这种转化的潜在电催化剂。然而,尚未实现甲烷活化速率和甲醇选择性对催化剂形态和实验操作参数的依赖性的全面系统研究。在这里,我们描述了一种电化学方法,用于沉积一系列薄膜过渡金属(氧)氢氧化物作为甲烷部分氧化的催化剂。CoO x、NiO x、MnO x和CuO x发现对甲烷部分氧化成甲醇具有活性。服用 CoO x作为原型甲烷部分氧化电催化剂,我们系统地研究了活性和甲醇选择性对催化剂膜厚度、过电位、温度和电化学电池流体动力学的依赖性。低催化剂膜厚度、中间超电势、中间温度和快速甲醇传输的最佳条件被确定为有利于甲醇选择性。通过控制实验和 DFT 计算的结合,我们表明沉积的(氧)氢氧化物催化剂膜的氧化形式即使在不施加偏置电位的情况下也对甲烷热氧化为甲醇具有活性,证明高价态转变金属氧化物对于在环境温度下将甲烷活化和氧化成甲醇具有内在活性。



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更新日期:2023-03-21
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