过渡金属交换法改性的分子筛在甲烷氧化合成甲醇反应中具有较高的选择性，该氧化反应以多步反应进行，包括暴露于氧化剂中反应、与甲烷反应、与水蒸气反应几个步骤。但是，目前此类多步反应相关的催化活性位点情况、位点变化情况的理论研究仍非常缺乏。有鉴于此，威斯康星大学麦迪逊分校Florian Göltl、Manos Mavrikakis等报道通过DFT-GGA、post-DFT理论计算方法对Cu交换后的SSZ-13分子筛在甲烷多步反应生成甲醇的过程中的催化位点热力学优势位点进行研究。

本文要点：

（1）

作者发展了一种热力学模型计算了可能的催化位点（包括Cu的单体、二聚、三聚体）进行，此类不同Cu位点修饰在分子筛的各种不同环状结构以及不同邻位Al原子条件。随后建立相图对催化反应中各个步骤在各个催化位点上的热力学稳定性进行研究。

（2）

当暴露在O₂气氛中，羟基化二聚体Cu₂O₂H₂或Cu₂OH在热力学上有更高的稳定性。在暴露于甲烷气氛中，在位点上生成了结合型甲醇分子。作者将本文预测研究结果与相关文献报道结果进行比较，发现实验和理论预测很好的相符。

参考文献

Florian Göltl*, Saurabh Bhandari, and Manos Mavrikakis*, Thermodynamics Perspective on the Stepwise Conversion of Methane to Methanol over Cu-Exchanged SSZ-13, ACS Catal. 2021, 11, 7719–7734

DOI: 10.1021/acscatal.1c00691

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c00691