Engineering Co 0 –CoO x Interfacial Sites in N-Doped Carbon for High-Efficiency Oxidative Carbonylation of Methanol to Dimethyl Carbonate

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作者
Shiwei Wang,Xunxun Li,Yijia Li,Hexin Li,Lei Jing,Zicheng Wen,Yaru Wang,Shouying Huang,Jing Lv,Xinbin Ma
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:16 (7): 7013-7024 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acscatal.6c00843
摘要

The pursuit of efficient catalysts for methanol oxidative carbonylation to dimethyl carbonate (DMC) is limited by the kinetic challenge of simultaneously activating CO and methanol on conventional single/mixed sites. Here, we demonstrate a Co 0 –CoO x interfacial engineering strategy via pyrolysis of bimetallic Zn/Co-ZIF to construct Co@NC catalysts. Systematic tuning of Zn/Co ratio and pyrolysis temperature controls nanoparticle size and oxidation state, yielding the optimal catalyst Co@NC-4, which exhibits a high DMC space-time yield (5.9 g DMC g –1 cat. h –1 ) and selectivity (97.8%). Through DFT and in situ spectroscopic investigations, we reveal a concentration-driven synergistic mechanism: Co 0 sites preferentially adsorb and enrich CO, while the adjacent Co 0 –CoO x interface activates methanol to form methoxy intermediates. The local high CO concentration ensures rapid coupling with methoxy groups at the interface, significantly boosting reaction efficiency. This work establishes a fundamental design principle of spatially resolved bifunctionality for enhanced catalysis in C1 transformations.
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