担载于分子筛的Mo是广泛研究的一种甲烷脱氢芳构化反应的催化剂，虽然目前Mo催化剂的相关研究得到显著发展，但是真实的中间体物种，尤其是如何生成首个C-C化学键至今仍没有实验的验证。

有鉴于此，中国科学院大连化物所包信和、潘秀莲、卡尔斯鲁厄理工学院Jan-Dierk Grunwaldt等报道甲烷非氧化偶联制备芳烃的反应中，甲基在Mo单原子位点的变化过程，以及如何选择生成高附加值化学品。

主要内容

（1）

通过原位XAS表征、在线同步加速器真空紫外光电离质谱、电子显微镜、DFT理论计算等表征技术之间的结合，揭示Mo单原子位点生成甲基的重要作用，发现甲基自由基的生成与Mo单原子位点的数量之间遵循线性变化规律。

（2）

甲基自由基在气相转化为乙烷分子，而且在没有分子筛的情况乙烷分子容易脱氢生成乙烯。这种现象与以往报道的SiO₂限域单原子Fe催化剂类似。

当分子筛以物理混合或者作为基底，能够将反应路径导向在分子筛孔内芳构化，生成苯作为主要的烃类产物。这项研究结果说明无论单原子催化剂的基底是何种材料（MCM-22, ZSM-5, SiO₂），在单原子金属位点上都生成甲基自由基；在MoC纳米粒子上容易在表面进行C-C偶联生成积碳。本文的研究发现有助于非氧化甲烷偶联制备高附加值化学品的研究。

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Xin Huang, Daniel Eggart, Gangqiang Qin, Bidyut Bikash Sarma, Abhijeet Gaur, Jiuzhong Yang, Yang Pan, Mingrun Li, Jianqi Hao, Hongfei Yu, Anna Zimina, Xiaoguang Guo, Jianping Xiao, Jan-Dierk Grunwaldt, Xiulian Pan & Xinhe Bao, Methyl radical chemistry in non-oxidative methane activation over metal single sites. Nat Commun 14, 5716 (2023)

DOI: 10.1038/s41467-023-41192-y

https://www.nature.com/articles/s41467-023-41192-y