甲烷是天然气中的主要成分，而且能够作为丰富和价格较低的制备燃料、化学品的原料，目前甲烷工业化处理的方法主要通过蒸气重整反应，但是该过程制备合成气步骤非常耗能，而且只能在较高的体量时才能够实现经济效益，因此导致偏僻的油井将大量的天然气直接燃烧。因此发展小型化和节能的甲烷转化技术受到广泛关注和需求，在各种甲烷转化的技术和方法中，甲烷氧化制备甲醇能够高效的利用甲烷，但是面临着副产物等问题。

使用Cu-分子筛作为催化剂通过化学循环（chemical looping）催化反应过程将甲烷直接转换为甲醇是过去十年间一种受到广泛关注的技术。虽然该过程在设计催化反应过程中得到广泛发展，人们目前对分子筛的拓扑结构、Cu催化活性物种对反应产物的影响并未得到很好的理解。

有鉴于此，苏黎世联邦理工学院Vitaly L. Sushkevich、Jeroen A. van Bokhoven等报道多种不同拓扑结构分子筛（MOR, MFI, BEA, FAU）中的Cu进行氧气活化，在随后的催化反应中生成不同的产物。通过原位红外表征测试、NMR谱方法对该反应情况在423~748 K温度区间的情况进行表征。

本文要点：

（1）

在较低的温度区间（<473-523 K），观测发现反应生成甲醇分子、甲基、二甲基醚等产物，在较高温度（>573 K），观测发现Cu^I-羰基物种和气体CO分子。首次在CuMOR、CuBEA、CuFAU分子筛中观测发现甲烷偶联生成C₂和C₃烃类分子的现象。

（2）

反应中生成的产物种类和组分比例与分子筛的骨架拓扑结构密切相关。作者提出了Cu分子筛上多种不同反应过程，本文研究为调控分子筛提高催化反应活性提供机会和可能。

参考文献

Mikalai A. Artsiusheuski, René Verel, Jeroen A. van Bokhoven*, and Vitaly L. Sushkevich*, Methane Transformation over Copper-Exchanged Zeolites: From Partial Oxidation to C–C Coupling and Formation of Hydrocarbons, ACS Catal. 2021, 11, 12543–12556

DOI: 10.1021/acscatal.1c02547

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c02547