由甲烷（CH4）工业生产甲醇（CH3OH）依赖于合成气的两步高温高压工艺。相比之下，直接一步氧化CH4为CH3OH十分困难，因为CH4具有稳定的C-H键和CH3OH易被过度氧化。CH4电催化转化具有反应条件温和、反应途径新颖等优点。研究表明，CH4可直接在NiO/Ni和TiO2/RuO2/V2O5等电催化剂表面活化，CH3OH选择性为13-97%。然而，电催化受到电化学表面积和CH4向电极表面气体传输的限制，导致电流密度非常低（< 40 µA cm-2，生成CH3OH的有效电流密度小于10 µA cm-2），并且难以避免阳极的过度氧化。1. 设计了一个电热工艺，以磷钨酸（PTA）作为氧化还原介质，在室温下进行甲烷的好氧氧化制甲醇。当电化学还原时，PTA在O2存在下活化甲烷，选择性生成甲醇。最佳生产率达到29.45𝜇𝑚𝑜𝑙𝑔 𝑃𝑇𝐴−1 ℎ−1，总电子产率约为20.3%。在连续运行下，可达到了19.90 𝜇𝑚𝑜𝑙𝑔𝑃𝑇𝐴−1 ℎ−的催化活性，超过74.3%的甲醇选择性和10小时的耐久性。
2. 该方法利用还原的PTA在溶液中启动热催化，解决缓慢的甲烷氧化动力学并防止电极表面过度氧化。与直接电化学工艺相比，用于甲醇生产的电流密度增加了40倍以上。还原PTA与氧反应生成的原位羟基自由基在甲烷转化中起着重要作用。
3. 这一工作证明了还原多钨酸氧盐是一种可行的策略，可以在环境条件下整合热和电化学实现甲烷氧化Scheme 1. Proposed strategy for electrothermal CH4 activation to methanol (CH3OH) via several redox cycles.（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）Figure 1. Electrochemically reduced phosphotungstic acid (PTAred) and its reaction with air and CH4.（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）Figure 2. CH4 activation by reduced PTA (PTAred) and air in batch reactor.（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）Figure 3. Mechanism understanding of CH4 partial oxidation by PTAred and air.（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）Figure 5. Continuous operation of electrothermal process for CH4 partial oxidation.（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
Jinquan Chang, Xinbin Ma*, Ning Yan* et al. Electrothermal Conversion of Methane to Methanol at Room Temperature with Phosphotungstic Acid. Angew. Chem. Int. Ed. 2024.DOI：10.1002/anie.202417251https://doi.org/10.1002/anie.202417251微信群统一为先添加小编微信 B297984，再拉大家进群(添加微信时请备注 姓名-学校)。欢迎私信投稿（文章解读、招聘等）
