Remote allosteric control of single-atom Cu sites in Zr-MOFs enables selective CH 4 hydroxylation

作者
Geqian Fang,Fenfei Wei,W K Yu,Yu Seon Kang,Maya Marinova,Lulu Chen,Lin Li,Vitaly V. Ordomsky,Anne-Marie Blanchenet,Sen Lin,Jian Lin,Xiaodong Wang,Xianzhi Fu,Andreï Y. Khodakov,Tao Zhang
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:12 (42): eaei9401-eaei9401
标识
DOI:10.1126/sciadv.aei9401
摘要

Highly selective oxidation of methane to liquid oxygenates under mild conditions remains challenging because of the difficulty in controlling overoxidation at highly reactive sites. Here, we demonstrate remote control of single-atom Cu reactivity through outer-shell coordination engineering in Zr-based metal-organic frameworks (MOFs). By anchoring Cu 1 to Zr-oxo nodes in UiO-66-X (X = -NO 2 , -H, and -CH 3 ), remote X-BDC ligands systematically modulate the electronic properties of Cu 1 sites and the catalytic microenvironment. In situ characterization combined with ab initio molecular dynamics in an explicitly solvated aqueous environment reveals a dynamic outer-shell-to-inner-shell regulation that reshapes the active structure and reactive oxygen species around Cu 1 sites, thereby facilitating CH 4 activation. In particular, the electron-withdrawing NO 2 -BDC ligand creates electron-deficient Cu 1 - • OH* sites, while adsorbed water further regulates active-site conformation. Consequently, Cu 1 /U6-NO 2 achieves a turnover frequency of 322.4 h −1 with nearly 100% oxygenate selectivity under mild conditions, establishing a general strategy for overcoming activity-selectivity trade-offs in methane conversion.
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
1秒前
shanzhu完成签到 ,获得积分10
2秒前
33完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
良辰可待完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
啤啤发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
6秒前
缘知依完成签到,获得积分10
6秒前
Jasper的应助被1473057467采纳,获得10
7秒前
wwwwwcy发布了新的文献求助10
7秒前
高贵语海完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
爆米花的应助被坤坤大白采纳,获得10
9秒前
9秒前
斯诺发布了新的文献求助10
11秒前
顺利的小小完成签到 ,获得积分10
12秒前
wwwwwcy完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
wsw111发布了新的文献求助10
13秒前
ali发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
pengivy完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
15秒前
wxjixej发布了新的文献求助20
17秒前
Z-先森完成签到,获得积分10
17秒前
cupcake发布了新的文献求助10
18秒前
Sci完成签到,获得积分10
18秒前
1473057467完成签到,获得积分10
19秒前
qw完成签到,获得积分10
19秒前
思源的应助被Chen采纳,获得10
20秒前
bkagyin的应助被邓三日采纳,获得10
21秒前
KK发布了新的文献求助10
21秒前
科研大拿发布了新的文献求助10
21秒前
瘦瘦的鬼神完成签到,获得积分10
24秒前
Quiller.Wang完成签到,获得积分10
26秒前
26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
Energie-Contracting 1500
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Introduction to Industrial/Organizational Psychology 800
Topological Photonics: Fundamentals and Applications 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8093020
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9505227
关于积分的说明 21446351
捐赠科研通 7666179
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3405448
关于科研通互助平台的介绍 2533734
邀请新用户注册赠送积分活动 2444566