Astratto grafico. Credito:catalisi chimica (2022). DOI:10.1016/j.checat.2022.07.025
Il metano, in quanto componente principale del gas di scisto, del gas naturale e del ghiaccio combustibile, è tra le risorse energetiche più promettenti per la produzione di sostanze chimiche di alto valore. Tuttavia, è ancora difficile attivare il metano in condizioni miti a causa dell'elevata simmetria e della bassa polarizzabilità delle molecole di metano.
Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Deng Dehui e dall'Assoc. Il prof. Yu Liang del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha ottenuto una conversione altamente efficiente del metano a temperatura ambiente in ossigenati C1 liquidi su nanofogli ultrasottili bidimensionali (2D) Ru con Cu confinato a reticolo atomi.
Questo studio è stato pubblicato su Chem Catalysis il 24 agosto.
I nanosheet metallici ultrasottili 2D sono materiali di matrice promettenti per la creazione di centri attivi per l'attivazione del metano confinando gli eteroatomi nel reticolo. Tuttavia, l'adattamento difficilmente controllabile dell'ambiente di coordinamento per gli eteroatomi confinati nei nanosheet 2D rende difficile la costruzione di siti attivi efficaci per l'attivazione del metano.
In questo studio, i ricercatori hanno sviluppato i catalizzatori confinando gli atomi di Cu in nanofogli ultrasottili di Ru metallico 2D attraverso una strategia unica di meccanismo di riduzione indotto da metalli nobili, che ha consentito una conversione altamente selettiva del metano in ossigenati C1 liquidi a temperatura ambiente.
Regolando con precisione il contenuto degli atomi di Cu confinati per ottimizzare il loro ambiente di coordinamento, hanno ottenuto la produzione di ossigenati C1 liquidi (CH3 OOH e CH3 OH) sul Ru11 Catalizzatore Cu fino a un massimo di 1533 mmol g -1 Cu(surf.)h -1 con una selettività superiore al 99% utilizzando H2 O2 come ossidante.
L'analisi spettroscopica multipla e i calcoli dei primi principi hanno rivelato che le specie di ossigeno bi-coordinate generate sui siti di Cu delimitati dal bordo di Ru potrebbero dissociare facilmente il legame CH del metano con una barriera energetica moderatamente bassa, e quindi consentire la conversione del metano nella stanza temperatura attraverso un meccanismo di radicali liberi.
"Questo studio fornisce una strategia per la progettazione di catalizzatori efficienti costruendo centri attivi confinati ai bordi in nanosheet metallici per l'attivazione di legami CH negli alcani leggeri", ha affermato il prof. Deng. + Esplora ulteriormente
