Structural Evolution of Iron-Loaded Metal–Organic Framework Catalysts for Continuous Gas-Phase Oxidation of Methane to Methanol

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作者
Bunyarat Rungtaweevoranit,Ali M. Abdel‐Mageed,Pongtanawat Khemthong,Srisin Eaimsumang,Khetpakorn Chakarawet,Teera Butburee,Benny Kunkel,Sebastian Wohlrab,Kittipong Chainok,Jakkapop Phanthasri,Suttipong Wannapaiboon,Saran Youngjan,Theerada Seehamongkol,Sarawoot Impeng,Kajornsak Faungnawakij
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (22): 26700-26709 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acsami.3c03310
摘要

Catalytic partial oxidation of methane presents a promising route to convert the abundant but environmentally undesired methane gas to liquid methanol with applications as an energy carrier and a platform chemical. However, an outstanding challenge for this process remains in developing a catalyst that can oxidize methane selectively to methanol with good activity under continuous flow conditions in the gas phase using O2 as an oxidant. Here, we report a Fe catalyst supported by a metal-organic framework (MOF), Fe/UiO-66, for the selective and on-stream partial oxidation of methane to methanol. Kinetic studies indicate the continuous production of methanol at a superior reaction rate of 5.9 × 10-2 μmolMeOH gFe-1 s-1 at 180 °C and high selectivity toward methanol, with the catalytic turnover verified by transient methane isotopic measurements. Through an array of spectroscopic characterizations, electron-deficient Fe species rendered by the MOF support is identified as the probable active site for the reaction.

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