光学前沿动态
OPTICS FRONTIERS
10
2026
-
09
中国科学技术大学洪勋团队：单原子催化，Nature Nanotechnology
作者：
甲烷直接选择性转化为高附加值化工产品，长期以来一直受到工业界和学术界的关注。由于同时需要C-H活化和C-C偶联，制备C2含氧化合物，尤其具有挑战性。
近日，中国科学技术大学洪勋教授团队联合清华大学李亚栋院士等在Nature Nanotechnology上发文，报道了一种负载在硼纳米片上、具有Cu-B4位点的铜单原子催化剂（Cu-SAs/B）。在不添加一氧化碳的情况下，该催化剂以97%选择性高效催化甲烷转化为乙酸，活性高达221.3mmol·gCu?¹ h?¹。
原位X射线吸收精细结构分析表明，在甲烷氧化条件下，铜单原子会发生可逆的“转化”为铜四Cu?簇，从而实现高效C-H活化和C-C偶联。这种转化行为由过氧化氢H?O?的存在触发，并且如原位光谱技术所证实，偶联反应分别发生在铜单原子和铜团簇上所形成的CH?*和CHO*中间体之间。
这些研究成果，为基于可切换纳米催化剂设计高效甲烷氧化催化剂提供了概念验证。
第一作者：Xiao Han，Peixin Cui，Geng Wu，Jinyan Cai通讯作者：李亚栋院士，洪勋教授通讯单位：中国科学技术大学，清华大学https://doi.org/10.1038/s41565-026-02271-5Switchable single-atom catalysts for highly selective C–C coupling in direct methane oxidation. 可切换单原子催化剂用于直接甲烷氧化中高选择性的C–C偶联
图1. 甲烷直接氧化的催化性能。
图 2. Cu-SAs/B的表征。
图3. Cu-SAs/B的化学状态与配位构型。
图4. 甲烷氧化过程中向铜团簇的可逆转变。
图5. 催化机理研究。
来源：今日新材料
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