由于甲烷中C-H键的高解离能和甲醇的高解吸能，甲烷直接氧化为甲醇（MTM）仍然是多相催化中的一个重大挑战。

近日，厦门大学Haifeng Xiong，Shuai Wang ，华盛顿州立大学Yong Wang报道了限制在SSZ-13沸石的6元环(6MR)空隙内的Cu-OH单位点在使用水作为氧化剂的连续甲烷转化为甲醇中表现出高效率。

文章要点

1）优化的反应条件在400 °C的温度下实现了2678 mmol mol_Cu⁻¹ h⁻¹的高甲醇时空产率和93%的选择性。另一方面，8MR限制活性位点（Cu-氧簇和Cu-OH位点）的存在导致甲烷过度氧化成CO₂，并降低甲醇时空产率和选择性。

2）根据理论计算，与较大的8MR空隙相比，6MR空隙的高催化效率归因于其更强的空间限制效应。这凸显了6MR空隙作为Cu-OH单位点的主体的适用性，以提高甲烷到甲醇的转化率。

3）结果还表明，虽然6MR中的裸Cu(II)单原子位点在甲烷C-H活化中具有活性，但其稳定的四配位结构阻碍了它们在较低温度（≤200 °C）下的反应活性。基于原位光谱、同位素标记和DFT计算，提出了6MR限制的Cu(II)单位点上甲烷转化为甲醇的可能反应途径。

总之，这项研究为理解用于连续甲烷蒸汽转化为甲醇的铜交换沸石催化剂提供了宝贵的见解，并为该领域的进一步发展铺平了道路。

参考文献

Zhang, H., Han, P., Wu, D. et al. Confined Cu-OH single sites in SSZ-13 zeolite for the direct oxidation of methane to methanol. Nat Commun 14, 7705 (2023).

https://doi.org/10.1038/s41467-023-43508-4