Conversión directa de CH4 y O2 a productos químicos de valor añadido es importante para las industrias del gas natural. Sin embargo, persisten desafíos debido a la dificultad del O2 activación en la formación de especies activas de oxígeno para CH4 activación en condiciones suaves.
Recientemente, un grupo de investigación dirigido por el Prof. Deng Dehui, Assoc. Los profesores Cui Xiaoju y Yu Liang del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS) realizaron la conversión electroquímica de CH4 por O2 a HCOOH a temperatura ambiente. Este estudio fue publicado en el Journal of the American Chemical Society .
Los investigadores desarrollaron una estrategia electro-Fenton de alta presión para establecer un proceso heterohomogéneo para la conversión electrocatalítica de CH4 por O2 a temperatura ambiente. Revelaron que CH4 fue activado eficientemente por ·OH, que se produjo mediante una electrorreducción heterogénea de O2 a H2 O2 en el cátodo de lámina de Ag, seguido de un Fe 2+ homogéneo. -H2 facilitado O2 descomposición.
Además, los investigadores descubrieron que la presión elevada no solo mejoraba la productividad del H2 O2 de O2 electrorreducción, sino que también aumentó la probabilidad de colisión de reacción entre CH4 y ·OH activo generado in situ a partir de Fe 2+ -descomposición facilitada del H2 O2 .
Comparado con el tradicional electrocatalítico CH4 proceso de conversión con alto sobrepotencial (>0,9 V) y baja eficiencia faradaica (<60%), el proceso electro-Fenton de alta presión logró una eficiencia faradaica de HCOOH del 81,4% con un sobrepotencial catódico ultrabajo de 0,38 V. La productividad de HCOOH fue de 11,5 mmol h -1 gFe -1 , que era 220 veces mayor que la presión ambiental.
"Este trabajo proporciona una nueva forma de conversión sostenible y energéticamente eficiente de CH4 usando directamente O2 en condiciones suaves", afirmó el profesor Deng.
Más información: Yao Song et al, Electro-Fenton de alta presión conduciendo CH4 Conversión por O2 a temperatura ambiente, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2024). DOI:10.1021/jacs.3c10825
Información de la revista: Revista de la Sociedad Química Estadounidense
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
