利用分子氧部分氧化甲烷以产生氢气是一种有前景的氢气生成策略。然而，保持催化剂的稳定性仍然具有挑战性，因为催化剂在反应过程中容易被强氧化剂O2过氧化。在此，我们利用先进的质谱技术，展示了异核金属阳离子CuRh+在室温下催化甲烷与O2的反应，生成2H2和CO2。比较研究表明，尽管同核Rh2+体系可以构建类似的催化循环，但它对O2的过氧化更加敏感，导致不良中间体Rh2O3+的形成。铜掺杂显著提高了CuRh+的抗过氧化能力，导致在氧气气氛下生成稳定且理想的中间体CuRhO+。密度泛函理论显示，铜在过氧化反应的两个步骤中扮演抑制角色。通过减少金属位点对O2的电子供给，铜阻碍初始吸附步骤，并迫使O-O键的消解依赖于大能量差跨越的轨道重组。这一发现不仅提供了关于铜在异相催化中独特作用的新见解，还为低成本且稳定的CH4转化为H2催化剂的合理设计提供了宝贵指导。
Qi等人（周五）研究了这个问题。