激活烷烃的 C−H 键而不进一步氧化成热力学更稳定的产物 CO 和 CO2，是催化化学长期追求的目标。

受甲烷单加氧酶单铜活性位点的启发，明尼苏达大学Donald G. Truhlar, 美国西北大学Joseph T. Hupp合成了节点中含有 25% Cu 和 75% Zn 的 Cu 掺杂 ZIF-8 金属有机骨架，并通过加热至 200 °C 并逐步添加氧气、甲烷和蒸汽，结果确实会将甲烷氧化成甲醇和甲醛。

文章要点

1）催化作用持续至少五个循环，并且在第三个循环之后，选择性提高到检测不到二氧化碳的程度。

2）通过 PXRD、DRUV−vis、SEM 和 XAS（XANES 和 EXAFS）进行实验表征和分析。假设该反应在缺陷产生的开配位铜位点上进行，并且通过使用 revMO6-L 交换相关函数的密度泛函计算阐明了甲醇生产的机制。

3）计算揭示了氧激活 CuI 的催化循环，涉及通过一系列氢原子转移反应和回弹步骤将两个 CH₄ 分子转化为两个 CH₃OH 分子。对于循环中的大多数步骤，单线态物种比三线态物种更有利于反应。

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Ying Yang, et al, Bioinspired Cu(II) Defect Sites in ZIF‑8 for Selective Methane Oxidation, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c06981

https://doi.org/10.1021/jacs.3c06981