电催化甲烷制甲醇，Nature Catalysis！

主要观点总结

本文报道了一种在室温下通过电化学方法高效、高选择性地将甲烷部分氧化为甲醇的策略。韩国研究团队使用IrO₂催化剂并结合CO₃²⁻作为动态氧源，在流动电解槽中实现甲烷的高效电化学转化，获得高选择性（95%）和速率（达11.1 mmol g cat⁻¹ h⁻¹）。通过原位表征和理论计算揭示了催化剂对甲烷转化的促进机制，并开发出可降低碳足迹的流动电解槽。该研究为温和条件下C-H键活化提供了新策略，对设计高效烷烃转化催化剂具有启示意义。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

甲烷作为天然气和页岩气的主要成分，直接转化为高附加值化学品面临挑战。传统的热催化方法存在高温高压条件和选择性差的问题。

关键观点2: 研究目标

开发高效且选择性可控的催化剂，实现甲烷在温和条件下的电化学氧化。

关键观点3: 催化剂设计与合成

采用水热分解法制备了以(110)晶面为主的球形IrO₂催化剂，通过调控煅烧温度确保关键活性中心的形成。

关键观点4: 电化学甲烷氧化的实验设计

采用三电极体系，以IrO₂修饰的电极为工作电极，通过线性扫描伏安法发现甲烷氧化的起始电位为1.25 V。

关键观点5: 反应性能与机理研究

结合实验结果和密度泛函理论（DFT）计算，揭示了CO₃²⁻的电化学解离机制和甲烷活化的路径。

关键观点6: 可持续性与经济性分析

团队设计了流动电解槽，实现了甲醇的高效生产，并验证了该工艺在碳排放降低和经济性方面的潜力。

关键观点7: 研究成果

该研究实现了甲烷的高选择性部分氧化为甲醇，最高产率达到 11.1 mmol g cat⁻¹ h⁻¹，选择性高达95%。相比传统方法，碳排放降低了约50%。

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