甲烷转化为液体燃料——将热催化与电催化结合起来

摘要 甲烷直接部分氧化为甲醇承诺了天然气的高效能和环保利用。不幸的是，目前技术在催化方面面临巨大挑战，尤其是在分散源的背景下。研究集中在均相和非均相催化剂的设计，以改善在热和电化学条件下甲烷的活化。然而，热系统与电化学系统之间的内在关系尚未得到利用。本综述旨在从机制角度将热催化剂和电催化剂的研究相结合，以实现甲烷活化。预计将提供一个框架，以理顺电催化剂设计超越现有技术的思路。首先，回顾了之前报告的甲烷活化系统，并将其分类为两种基本机制：脱氢和去质子化。基于机制类型，定义了活性和选择性描述符，以了解当前催化剂的性能并指导未来催化剂的设计。此外，讨论了增强活性和选择性的方法，以强调电催化在克服传统热催化限制方面的独特优势。最后，通过统一热催化和电化学催化，探讨了催化剂设计的巨大机遇和挑战。