已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Oxygen-Activated Dual-Atom Catalysts on Graphene for Direct Oxidation of Methane to Methanol: A DFT Study

催化作用 甲烷 甲醇 石墨烯 氧气 甲烷厌氧氧化 光化学 对偶(语法数字) Atom(片上系统) 材料科学 化学 无机化学 化学工程 纳米技术 有机化学 计算机科学 艺术 嵌入式系统 工程类 文学类
作者
Lin Li,Liwei Pan,Yuxin Wang,Yuxin Wang,Chunhua Yang,Yuxiu Wang,Yuxiu Wang,Yaling Wang,Yaling Wang,Jinxiao Li,Xinguang Li,Jing Zhang
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:8 (27): 13676-13684
标识
DOI:10.1021/acsanm.5c01656
摘要

The direct oxidation of methane (CH4) to methanol (CH3OH) with molecular oxygen (O2) as a green oxidant remains a formidable challenge, primarily due to the high energy barriers for the cleavage of the O–O bond and CH3–H bond activation. Here, we demonstrate that graphene-based dual-atom catalysts (TM1Zn-NPG, TM1 = Ti/V/Cr/Mn/Fe/Co/Ni/Cu) exhibit exceptional potential for this reaction. Through systematic density functional theory (DFT) calculations, FeZn-NPG is identified as the optimal catalyst, achieving a remarkably low energy barrier of 0.93 eV for the rate-limiting step (O2–O*–CH4 → O2–OH*–CH3•). Mechanistic studies reveal that O2 coadsorption on the FeZn-NPG-O* surface dynamically modulates the electronic structure of Fe sites, enabling their dual function as an electron reservoir to facilitate CH3–H bond activation (0.15 eV for O2*–CH4 → O–OH*–CH3•) and suppress overoxidation. Bader charge analysis, magnetic moments, and spin-polarized density of states (DOS) analyses further confirm the flexible electron transfer capability of the Fe site, which governs the catalytic activity and selectivity. This work establishes a design principle for O2-activated graphene-based dual-atom catalysts in the direct oxidation of CH4 to CH3OH and advances the development of sustainable C1 chemistry.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
欧皇发布了新的文献求助10
1秒前
超帅秋双发布了新的文献求助10
1秒前
几分之几完成签到,获得积分10
1秒前
orixero的应助被大力念露采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
2秒前
aaa完成签到,获得积分20
3秒前
4秒前
4秒前
6秒前
科研通AI6.4的应助被圆蓬蓬采纳,获得10
6秒前
sz完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
李天恩完成签到,获得积分10
6秒前
科目三的应助被FF采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
Zer发布了新的文献求助10
9秒前
sz发布了新的文献求助10
9秒前
aaa发布了新的文献求助10
9秒前
猫和老鼠完成签到,获得积分10
10秒前
绾绾完成签到 ,获得积分10
11秒前
可爱的函函的应助被River采纳,获得10
11秒前
11秒前
菜菜蔡儿发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
乐观发布了新的文献求助10
13秒前
16秒前
香蕉觅云的应助被行走的SCI采纳,获得10
17秒前
张振国发布了新的文献求助10
17秒前
王77发布了新的文献求助10
19秒前
Owen的应助被sz采纳,获得10
19秒前
W~舞完成签到,获得积分10
20秒前
fangmu完成签到,获得积分10
20秒前
BZD发布了新的文献求助10
20秒前
Ryan完成签到 ,获得积分10
21秒前
23秒前
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Roman Family in Italy: Status, Sentiment, Space 2000
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Recombinant human Type III collagen with native-like assembly and real biomaterial performance 1000
CLSI VET01S Ed7 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals 1000
Performance standards for antimicrobial disk and dilution susceptibility tests for bacteria isolated from animals 888
Rosenblum, Global Change Biology 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 物理 有机化学 化学工程 内科学 生物化学 复合材料 催化作用 心理学 细胞生物学 无机化学 电极 光电子学 人工智能
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7871825
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9388223
关于积分的说明 20767666
捐赠科研通 7473051
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3351044
关于科研通互助平台的介绍 2491959
邀请新用户注册赠送积分活动 2377918