即使在环境温度下,电化学甲烷转化也有望实现直接转化,但其需要精细控制电化学析氧反应(OER)的竞争反应,以提高效率和生产率。近日,西江大学Jun Hyuk Moon报道了Fe-N-C单原子催化剂上析氧反应促进甲烷电化学转化。
本文要点:
1) 在OER辅助甲烷氧化中,作者使用Fe-N-C单原子催化剂(SAC)来实现高法拉第效率和乙醇转化率。作者通过计算确定了在Fe-N-C SAC上保持稳定活性氧的潜在区域,其中OER的潜在限制步骤是OOH*的形成。作者还提出了一种由活性氧自发氧化甲烷、生产甲醇和通过去质子化转化为乙醇的反应途径。
2) 在1.6V下,Fe-N-C SAC以4668.3μmol/gcat/hr的高产率实现了甲烷到乙醇的转化,且选择性为85%;FE效率为51%。此外,作者展示了一种直接气体扩散流动池,以增强甲烷的传质;流动池中的转化实现了高达11480.6μmol/gcat/hr的乙醇生产速率。
Cheolho Kim et.al Boosting Electrochemical Methane Conversion by Oxygen Evolution Reactions on Fe-N-C Single Atom Catalysts EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE00027C
https://doi.org/10.1039/D3EE00027C