在温和条件下用O₂将甲烷选择性氧化成含氧化合物仍然是一个巨大的挑战。

近日，中科院上海高等研究院孙予罕研究员，钟良枢研究员报道了一种ZSM-5(Z-5)负载的PdCu双金属催化剂（PdCu/Z-5），用于甲烷在低温（20 ℃）下与氧气反应生成含氧物。

文章要点

1）由于PdO纳米颗粒和Cu单原子的串联催化作用，PdCu/Z-5催化剂表现出1178 mmol/gpd/h的高含氧物产率，同时高达95%的含氧物选择性。

2）控制实验和机理研究表明，PdO纳米颗粒促进了O2和H2原位生成H₂O₂，而Cu单原子不仅促进了H₂O₂的活化，使其分解生成大量的羟基自由基（·OH），而且使·OH能够将CH₄均解为甲基自由基（·CH₃）。随后，·OH与·CH₃迅速反应生成高选择性的CH₃OH。

这些发现有望为甲烷选择氧化制含氧化合物提供有价值的见解，这也将有助于开发其他高效、廉价的低碳烷烃C-H键选择活化催化剂。

参考文献

Bo Wu, et al, Tandem Catalysis for Selective Oxidation of Methane to Oxygenates Using Oxygen over PdCu/Zeolite, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202204116

DOI: 10.1002/anie.202204116

https://doi.org/10.1002/anie.202204116