Engineering Mono- vs Dinuclear Iron(II)-Active Sites to Steer Liquid Oxygenate Selectivity in Methane Oxidation Pathways Using O2

化学 氧合物 选择性 甲烷 甲烷厌氧氧化 活性氧 无机化学 化学工程 有机化学 催化作用 工程类
作者
Poorvi Gupta,Manav Chauhan,Bharti Rana,Rahul Kalita,Rishabh Maurya,Kuntal Manna
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (29): 25372-25384 被引量:9
标识
DOI:10.1021/jacs.5c04682
摘要

The selective oxidation of methane to liquid oxygenates using O2 under mild conditions remains a grand challenge due to the chemical inertness of methane and the competing thermodynamically favored overoxidation. We report the development of well-defined mono- and dinuclear bipyridyl Fe(II) hydroxyl species within a porous metal–organic framework [MOF-253(Al)], which enable methane oxidation by O2 via distinct oxidation pathways with exceptionally high product selectivity. The MOF-supported dinuclear Fe(II) catalyst (MOF-253-Fe2) having a [(bpy)FeII(μ2–OH)(OH)]2 active site achieves 100% liquid selectivity toward acetic acid with a productivity of 2757 mmolCH3CO2H molFe–1 h–1 at 160 °C. In comparison, the MOF-supported mononuclear (bpy)FeII(OH)2 catalyst (MOF-253-Fe) exhibits a remarkably high methanol productivity of 6060 mmolCH3OH molFe–1 h–1 with 96% selectivity in the aqueous phase at 95 °C. Spectroscopic and mechanistic studies suggested that the confinement and stabilization of [(bpy)FeII(μ2–OH)(OH)]2 active site in the MOF-253-Fe2 framework facilitate redox cooperativity and multielectron transfer, enabling sequential O2 activation, methane C–H bond activation, followed by C–C bond coupling with in situ-generated CO to yield acetic acid through the formation of [(bpy)FeIII(μ2–OH)(OH)2]2 catalytic intermediate. In contrast, the MOF-253-Fe catalyst lacks such synergy but efficiently promotes methane C–H hydroxylation to yield methanol. This work underscores the importance of active site engineering in governing product selectivity and provides valuable insights into the design of advanced catalysts for selective methane functionalization.
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
冷酷映菡发布了新的文献求助10
2秒前
崔继庆发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
xiaoyu关注了科研通微信公众号
3秒前
斯文败类应助大智若愚啊采纳,获得10
4秒前
4秒前
星007发布了新的文献求助30
4秒前
5秒前
arso驳回了orixero应助
5秒前
我是老大应助atom采纳,获得200
6秒前
哈哈发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
8秒前
锄大地完成签到,获得积分10
9秒前
loii举报韦一手求助涉嫌违规
10秒前
10秒前
慕青应助冷酷映菡采纳,获得10
10秒前
wanci应助被人强迫的采纳,获得20
10秒前
华仔应助Somui采纳,获得10
11秒前
马宁婧发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
哈哈完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
畅快的荣轩完成签到 ,获得积分20
14秒前
星铃完成签到,获得积分10
14秒前
胡萝卜完成签到,获得积分10
15秒前
黑大帅发布了新的文献求助10
16秒前
柒TT发布了新的文献求助10
16秒前
白开水发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
17秒前
shang完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
胡萝卜发布了新的文献求助10
19秒前
孤独的根号三完成签到,获得积分10
19秒前
Cy-coolorgan完成签到,获得积分10
19秒前
19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
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 590
Évora na Idade Média 555
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Radical Reactions 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 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7368209
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8976350
关于积分的说明 19083966
捐赠科研通 7011786
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3224659
关于科研通互助平台的介绍 2388046
邀请新用户注册赠送积分活动 2205261