Le méthane, principal composant du gaz de schiste, du gaz naturel et de la glace combustible, est l'une des ressources énergétiques les plus prometteuses pour la production de produits chimiques de grande valeur. Cependant, il est toujours difficile d'activer le méthane dans des conditions douces en raison de la forte symétrie et de la faible polarisabilité des molécules de méthane.

Récemment, un groupe de recherche dirigé par le professeur Deng Dehui et Assoc. Le professeur Yu Liang de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a réalisé une conversion très efficace du méthane à température ambiante en oxygénats C1 liquides sur des nanofeuilles de Ru bidimensionnelles (2D) ultrafines avec du Cu confiné au réseau atomes.

Cette étude a été publiée dans Chem Catalysis le 24 août.

Les nanofeuillets métalliques 2D ultrafins sont des matériaux de matrice prometteurs pour créer des centres actifs pour l'activation du méthane en confinant les hétéroatomes dans le réseau. Cependant, l'adaptation difficilement contrôlable de l'environnement de coordination pour les hétéroatomes confinés dans les nanofeuillets 2D rend difficile la construction de sites actifs efficaces pour l'activation du méthane.

Dans cette étude, les chercheurs ont développé les catalyseurs en confinant les atomes de Cu dans des nanofeuilles de Ru métalliques 2D ultrafines grâce à une stratégie unique de mécanisme de réduction induite par les métaux nobles, qui a permis une conversion hautement sélective du méthane en oxygénats liquides C1 à température ambiante.

En ajustant précisément la teneur des atomes de Cu confinés pour optimiser leur environnement de coordination, ils ont obtenu la production d'oxygénats liquides en C1 (CH₃ OOH et CH₃ OH) sur le Ru₁₁ Catalyseur Cu jusqu'à un maximum de 1533 mmol g ^-1 Cu(surf.)h ^-1 avec une sélectivité de plus de 99 % en utilisant H₂ O₂ comme oxydant.

Une analyse spectroscopique multiple et des calculs de premiers principes ont révélé que les espèces d'oxygène bicoordonnées du site de pont générées sur les sites de Cu confinés au bord du Ru pouvaient dissocier facilement la liaison C-H du méthane avec une barrière d'énergie modérément faible, et ainsi permis la conversion du méthane à la pièce. température via un mécanisme radicalaire.

"Cette étude fournit une stratégie pour concevoir des catalyseurs efficaces en construisant des centres actifs confinés aux bords dans des nanofeuilles métalliques pour l'activation des liaisons C-H dans les alcanes légers", a déclaré le professeur Deng. + Explorer plus loin

Les chercheurs convertissent le méthane en acide formique à haute efficacité dans des conditions douces