产率高达11.1 mmol/g·h! 最新Nature Catalysis: IrO₂催化剂实现甲烷室温高选择性制甲醇

邃瞳科学云

2025-07-05

导读：本研究采用CO32-作为氧源，在IrO2催化剂上实现室温高效且高选择性地电化学转化甲烷为甲醇。

第一作者：Cheolho Kim，Jaehyun Lee，Sungwoo Lee，Wonho Jung，Heewon Min

通讯作者：Jun Hyuk Moon，Jinwon Lee，Jong Suk Yoo

通讯单位：高丽大学，西江大学，首尔大学

https://doi.org/10.1038/s41929-025-01363-0

online：2025-07-04

将甲烷电化学转化为高附加值化学品，为丰富甲烷资源的利用提供了可持续路径，但实现其高选择性部分氧化仍面临重大挑战。本研究采用CO₃^2-作为氧源，在IrO₂催化剂上实现室温高效且高选择性地电化学转化甲烷为甲醇。CO₃^2-在IrO₂(110)晶面上的吸附与解离可生成大量活性氧物种，通过表面结合的甲氧基中间体促进甲烷的活化，从而显著提升甲醇选择性。在竞争性析氧反应干扰最小的电位范围内，可以实现甲醇生产的最佳条件；在相对于可逆氢电极1.50 V的电位下持续运行时，甲醇的最大产率约11.1 mmol·g_cat^-1·h^-1。工艺建模结果表明，与传统甲醇生产路线相比，该方法可减少约50%的碳排放，充分展示了该电化学甲烷氧化策略的可持续性与实际应用前景。