与传统的反应体系相比，膜/催化剂体系在甲烷氧化偶联中的优势在于，其可以通过膜将氧引入催化位点，从而可以避免O₂（g）的寄生气相反应，进而导致产物选择性降低。然而，膜/催化剂系统的设计和制造受到化学转化率低、成本高以及低性能的阻碍。在这里，密西根大学Suljo Linic通过开发一种基于相转化的双层增材制造工艺来解决这些问题，以设计、制造和优化用于甲烷氧化偶联的中空纤维膜/催化剂系统。

本文要点：

1) 作者将BaCe_0.8Gd_0.2O_3–δ作为催化剂层和分离层来证明该方法的可靠性。通过使用该制造方法，作者可以共同设计膜厚度和催化剂表面积，使通过膜的氧气输送通量和催化剂层中的甲烷活化率相互匹配。

2) 作者发现，这种“速率匹配”对于最大限度地提高性能至关重要，因为膜/催化剂系统在相同条件下的性能大大超过了传统的反应器设计。

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James Wortman et.al Optimizing hierarchical membrane/catalyst systems for oxidative coupling of methane using additive manufacturing Nature Materials 2023

DOI: 10.1038/s41563-023-01687-x

https://doi.org/10.1038/s41563-023-01687-x