Mechanistic Complexity of Methane Oxidation with H2O2 by Single-Site Fe/ZSM-5 Catalyst

异构化 均分解 化学 催化作用 甲烷 离解(化学) 沸石 键裂 光化学 激进的 反应机理 甲烷厌氧氧化 密度泛函理论 无机化学 物理化学 计算化学 有机化学
作者
Ágnes Szécsényi,Guanna Li,Jorge Gascón,Evgeny A. Pidko
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:8 (9): 7961-7972 被引量:134
标识
DOI:10.1021/acscatal.8b01672
摘要

Periodic density functional theory (DFT) calculations were carried out to investigate the mechanism of methane oxidation with H2O2 over the defined Fe sites in Fe/ZSM-5 zeolite. The initial Fe site is modeled as a [(H2O)2-Fe(III)-(μO)2-Fe(III)-(H2O)2]2+ extraframework cluster deposited in the zeolite pore and charge-compensated by two anionic lattice sites. The activation of this cluster with H2O2 gives rise to the formation of a variety of Fe(III)-oxo and Fe(IV)-oxo complexes potentially reactive toward methane dissociation. These sites are all able to promote the first C-H bond cleavage in methane by following three possible reaction mechanisms: namely, (a) heterolytic and (b) homolytic methane dissociation as well as (c) Fenton-type reaction involving free OH radicals as the catalytic species. The C-H activation step is followed by formation of MeOH and MeOOH and regeneration of the active site. The Fenton-type path is found to proceed with the lowest activation barrier. Although the barriers for the alternative heterolytic and homolytic pathways are found to be somewhat higher, they are still quite favorable and are expected to be feasible under reaction conditions, resulting ultimately in MeOH and MeOOH products. H2O2 oxidant competes with CH4 substrate for the same sites. Since the oxidation of H2O2 to O2 and two [H+] is energetically more favorable than the C-H oxofunctionalization, the overall efficiency of the latter target process remains low.
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
大橙子完成签到,获得积分10
1秒前
王磊sdu完成签到,获得积分10
1秒前
chunyan_sysu完成签到,获得积分10
1秒前
义气的鸽子完成签到,获得积分10
1秒前
晓山完成签到,获得积分10
2秒前
小油条完成签到,获得积分10
2秒前
竹竹竹完成签到,获得积分10
2秒前
Wang发布了新的文献求助10
3秒前
普拉斯完成签到,获得积分10
3秒前
我和狂三贴贴完成签到,获得积分10
3秒前
lamry发布了新的文献求助10
3秒前
有梦想的人不睡觉完成签到,获得积分10
3秒前
dadsafyf完成签到,获得积分10
3秒前
重要山水完成签到,获得积分10
5秒前
catank应助郁树春采纳,获得10
5秒前
eskyhome完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
1351019完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
郭倍坚完成签到,获得积分20
7秒前
8秒前
杨yyyyyyy发布了新的文献求助10
8秒前
JamesPei应助要好好看文献采纳,获得10
8秒前
思谷完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
无花果应助zy采纳,获得10
9秒前
好学天上完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
lamry完成签到,获得积分10
10秒前
Akim应助晓山采纳,获得10
10秒前
fancy完成签到 ,获得积分10
11秒前
柠觉呢完成签到 ,获得积分10
11秒前
梦梦发布了新的文献求助10
11秒前
bw完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
自由若剑完成签到,获得积分10
12秒前
小城故事和冰雨完成签到,获得积分10
13秒前
hyf567完成签到,获得积分10
13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
Römisch-Germanische Forschungen 1000
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
An introduction of AMSTAR-2: a quality assessment instrument of systematic reviews including randomized or non-randomized controlled trials or both 500
An introduction to a measurement tool to assess the methodological quality of systematic reviews/meta-analysis: AMSTAR 500
The formulation methods and steps of umbrella review 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 7606342
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9182090
关于积分的说明 19665309
捐赠科研通 7180567
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3269538
关于科研通互助平台的介绍 2433514
邀请新用户注册赠送积分活动 2263793