电化学溢流氧是指在阳极极化作用下，从电解质溢流到催化剂表面的活性氧物种。它是连接电解质离子传导与阳极表面催化反应的桥梁，也是调控高温电化学甲烷转化路径的关键。然而，溢流氧物种（ESO）的物理化学本质、电压驱动的动态演变规律，以及它在甲烷活化中的催化作用尚不明晰。
近日，中国科学院大连化学物理研究所联合中国科学技术大学等科研团队，在固体氧化物电解池（SOEC）阳极甲烷氧化偶联（OCM）研究中取得进展。研究发现，金（Au）阳极表面电化学产生的ESO能够精准调控甲烷C–H键活化路径，实现甲基自由基选择性生成与气相偶联，为高温电化学甲烷转化提供了新思路。
团队以Au为阳极模型催化剂，揭示了ESO在甲烷活化中的调控机制，通过同位素标记、原位拉曼光谱、原位X射线光电子能谱等手段，发现阳极极化驱动氧离子从电解质传输至Au表面，形成强吸附氧（Oα）和弱吸附氧（Oβ）两种活性物种。其中，Oβ负责甲烷的活化脱氢生成甲基自由基，Oα作为“氧储池”维持Oβ的持续供给。
DFT计算与原位红外光谱证实，ESO降低了甲烷脱氢能垒，并促进甲基自由基从表面脱附进入气相。团队进一步搭建了与SOEC反应器联用的原位同步辐射光电离质谱系统，在电化学OCM反应中直接捕捉到气相甲基自由基（m/z=15）信号，证实了“表面活化—气相偶联”反应机制。在该机制下，甲基自由基在气相中偶联生成乙烷，部分乙烷脱氢生成乙烯，有效避免了甲烷过度氧化。
电化学测试表明，通过调节极化电压或电流密度，可连续改变Au表面溢流氧的覆盖度，从而灵活控制甲烷转化路径。低ESO覆盖度下有利于C2+选择性生成，C2+选择性最高约84%，乙烯选择性约54%。
该研究从原子分子层面阐明了电化学溢流氧的本质及其在甲烷活化中的动态催化作用，为阳极OCM催化剂设计与反应工程优化提供了理论依据。
相关研究成果发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委员会等的支持。
论文链接
科研人员提出电化学溢流氧调控甲烷氧化偶联反应活性新策略
随着全球水产养殖产业的发展，每年会产生大量海藻、牡蛎壳等废弃物。而这些废弃物通常被堆放在垃圾填埋场、近海滩涂或直接丢弃到海洋中，对土壤、自然水域及海洋生态系统带来环境影响。为促进水产养殖的可持续发展 为落实元首共识、深化教育交流合作，11月9日，中意大学校长对话会在北京大学举行。教育部部长怀进鹏出席对话会并致辞。他表示，中方坚持教育开放发展，愿同包括意大利在内的世界各国扩大学术交流和教育合作规模，积极参与 实现“教育链、人才链、产业链、创新链”在纵向上内部融通，在横向上相互打通，无疑是今后一段时间内，我国职业教育的主要改革方向 近日，中共中央、国务院印发《关于深化产业工人队伍建设改 “我最喜欢到大班去玩，那里有我的好朋友。”“我带着小弟弟一起去看表演。”“我要到三楼去购物。”在厦门市第一幼儿园的开放活动时间，孩子们向记者说出自己想去的地方。近年来，厦门一幼每周拿 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 任朝霞）11月12日，上海科技馆自然藏品进校园暨科创校长空间站“一平米博物馆”特别活动在松江四中初级中学举行，正式开启上海科技馆与地方合作共谋发展新篇章，进 中国教育新闻网讯（记者 庄元）思政有“新意”，育人有活力。在枫叶红遍硕果盈枝的时节，少年儿童科技创享思政课在北京大学附属小学开讲。11月6日，来自航空航天、国防科技、自然资源、气象科学领域的 。本文链接：科研人员提出电化学溢流氧调控甲烷氧化偶联反应活性新策略http://www.sushuapos.com/show-12-3285-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。