通过活化O₂分子实现对甲烷的氧化或者其他分子的得到了广泛关注。J.Heyrovský物理化学研究所（捷克共和国) Stepan Sklenak等报道了在室温中通过负载于硅铝分子筛中的双核Fe(II)对O₂活化，作者发现O₂活化后生成α-氧物种[(Fe(IV)=O)²⁺]在甲烷氧化为甲醇的反应中展现出非常高的活性。对这种人工催化剂的设计模仿了酶在活化O₂中的作用过程，该活化氧气分子的机理和催化中心的结构以前未见报道，本工作为工业催化剂的开发和应用提供了重要经验。该催化剂有多种优势：Fe(II)/Fe(IV)是可循环的，催化反应过程中的Fe催化位点稳定，反应生成的甲醇能够释放到气相中（该过程无需水/有机溶剂进行萃取操作）。

本文要点：

（1）催化剂合成。通过Si/Al 8.6的分子筛材料和1 M NH₄NO₃进行离子交换处理，生成NH₄型的分子筛。通过NH₄化的分子筛和FeCl₃在乙酰丙酮溶剂中进行离子交换，随后分别在100 ℃和350 ℃中处理1 h和3 h。最后将材料在420 ℃空气氛围中煅烧。通过穆斯堡尔谱对Fe的价态进行检测，结果发现本征为Fe(II)，氧气氧化后变成Fe(IV)。

（2）催化反应。对催化剂循环催化反应表征，结果显示通过在200 ℃中真空处理实现了催化位点的重生。首次催化反应过程中，CH₃OH的生成量为75 μmol/g_cat，CH₃OH/Fe的摩尔比值为0.44；第二次催化反应过程中的CH₃OH生成量为52 μmol/g_cat，CH₃OH/Fe的摩尔比值为0.30。催化剂重生后，反应活性有30 %的降低。

参考文献

Edyta Tabor, Jiri Dedecek, Kinga Mlekodaj, Zdenek Sobalik, Prokopis C. Andrikopoulos and Stepan Sklenak*

Dioxygen dissociation over man-made system at room temperature to form the active α-oxygen for methane oxidation，Science Advances 2020, 6(20), aaz9776

DOI：10.1126/sciadv.aaz9776

https://advances.sciencemag.org/content/6/20/eaaz9776