Operando Infrared Spectroscopy Insights into Methane C–H Bond Activation and Conversion on Platinum

化学 密度泛函理论 催化作用 红外光谱学 氧化剂 铂金 反应中间体 甲烷 光化学 反应机理 合理设计 光谱学 红外线的 无机化学 活动站点 计算化学 化学反应 反应中间体 多相催化 化学物理 甲烷厌氧氧化 电子转移 电极 电化学 屏障激活
作者
Jiafeng Du,Jinyu Ye,Chao Yang,Tian Sheng,Zhi‐You Zhou,Shi‐Gang Sun
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (50): 46226-46233 被引量:5
标识
DOI:10.1021/jacs.5c14879
摘要

Elucidating the mechanistic pathways of methane (CH 4 ) electrooxidation is crucial for advancing sustainable C 1 chemical synthesis. Herein, we report a comprehensive mechanistic picture of CH 4 activation and conversion on Pt/C membrane electrode assemblies (MEAs), through highly sensitive operando infrared spectroscopy and density functional theory (DFT) calculations. A characteristic vibrational band at ∼2916 cm –1, assigned to a key intermediate of *CH species formed via CH 4 dehydrogenation, was detected across a wide potential window from −0.4 to 0.3 V vs RHE. This activation step is thermodynamically favorable and nearly potential independent. In contrast, the subsequent oxidation of *CH to *CO, *COOH, and ultimately, CO 2 is strongly governed by applied potentials and competitive *OH adsorption. DFT calculations validate the energetics and site-specific interactions of these intermediates, highlighting the critical role of surface coverage and adsorbate migration in controlling reaction selectivity. These findings provide direct spectroscopic evidence for CH 4 activation on Pt surfaces and suggest that stabilizing and selectively oxidizing *CH intermediates represent key challenges for catalyst design. This study establishes a mechanistic foundation for the rational design of catalysts capable of selective CH 4 electrooxidation.
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
lihua发布了新的文献求助10
刚刚
yao完成签到,获得积分20
刚刚
1秒前
小星星完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
saxon_zhang完成签到,获得积分10
3秒前
victor完成签到,获得积分10
4秒前
随机昵称发布了新的文献求助10
5秒前
小星星发布了新的文献求助10
5秒前
东哥完成签到,获得积分10
5秒前
yyyrrr发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
深情安青应助杨杨杨采纳,获得10
9秒前
9秒前
周鑫发布了新的文献求助10
11秒前
OK发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
李42完成签到,获得积分20
12秒前
12秒前
不知道完成签到,获得积分10
12秒前
幻想小蜜蜂完成签到,获得积分10
13秒前
缓慢的溪流完成签到,获得积分10
13秒前
科目三应助zh采纳,获得10
14秒前
景胜杰完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
背后颖发布了新的文献求助10
16秒前
景胜杰发布了新的文献求助30
18秒前
等待的溪灵完成签到,获得积分10
19秒前
水煮鱼完成签到 ,获得积分10
19秒前
20秒前
Mao完成签到,获得积分10
21秒前
非心完成签到,获得积分10
21秒前
淡定访枫完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
23秒前
23秒前
24秒前
25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 anomeric effect 1314
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
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 7737035
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9286455
关于积分的说明 20178186
捐赠科研通 7314948
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3305473
关于科研通互助平台的介绍 2457754
邀请新用户注册赠送积分活动 2314923