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Aerobic Oxidations of Light Alkanes over Solid Metal Oxide Catalysts
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2017-11-07 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00236 Joseph T. Grant 1 , Juan M. Venegas 2 , William P. McDermott 1 , Ive Hermans 1, 2
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2017-11-07 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00236 Joseph T. Grant 1 , Juan M. Venegas 2 , William P. McDermott 1 , Ive Hermans 1, 2
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Heterogeneous metal oxide catalysts are widely studied for the aerobic oxidations of C1–C4 alkanes to form olefins and oxygenates. In this review, we outline the properties of supported metal oxides, mixed-metal oxides, and zeolites and detail their most common applications as catalysts for partial oxidations of light alkanes. By doing this we establish similarities between different classes of metal oxides and identify common themes in reaction mechanisms and research strategies for catalyst improvement. For example, almost all partial alkane oxidations, regardless of the metal oxide, follow Mars–van Krevelen reaction kinetics, which utilize lattice oxygen atoms to reoxidize the reduced metal centers while the gaseous O2 reactant replenishes these lattice oxygen vacancies. Many of the most-promising metal oxide catalysts include V5+ surface species as a necessary constituent to convert the alkane. Transformations involving sequential oxidation steps (i.e., propane to acrylic acid) require specific reaction sites for each oxidation step and benefit from site isolation provided by spectator species. These themes, and others, are discussed in the text.
中文翻译：
固体金属氧化物催化剂上轻烃的需氧氧化
对C 1 – C 4烷烃的好氧氧化以形成烯烃和含氧化合物的非均相金属氧化物催化剂进行了广泛的研究。在这篇综述中，我们概述了负载型金属氧化物，混合金属氧化物和沸石的性质，并详细介绍了它们最常用作轻链烷烃部分氧化的催化剂的应用。通过这样做，我们建立了不同类别的金属氧化物之间的相似性，并确定了反应机理和催化剂改进研究策略的共同主题。例如，几乎所有的部分烷烃氧化，无论金属氧化物如何，都遵循Mars–van Krevelen反应动力学，该动力学利用晶格氧原子重新氧化还原的金属中心，而气态O 2反应物补充了这些晶格氧空位。许多最有前途的金属氧化物催化剂都包括V 5+表面物质，作为转化烷烃的必要成分。涉及顺序氧化步骤（即丙烷到丙烯酸）的转化过程，每个氧化步骤都需要特定的反应位点，并受益于旁观者提供的位点隔离。这些主题以及其他主题在本文中进行了讨论。
更新日期：2017-11-07
中文翻译：
固体金属氧化物催化剂上轻烃的需氧氧化
对C 1 – C 4烷烃的好氧氧化以形成烯烃和含氧化合物的非均相金属氧化物催化剂进行了广泛的研究。在这篇综述中，我们概述了负载型金属氧化物，混合金属氧化物和沸石的性质，并详细介绍了它们最常用作轻链烷烃部分氧化的催化剂的应用。通过这样做，我们建立了不同类别的金属氧化物之间的相似性，并确定了反应机理和催化剂改进研究策略的共同主题。例如，几乎所有的部分烷烃氧化，无论金属氧化物如何，都遵循Mars–van Krevelen反应动力学，该动力学利用晶格氧原子重新氧化还原的金属中心，而气态O 2反应物补充了这些晶格氧空位。许多最有前途的金属氧化物催化剂都包括V 5+表面物质，作为转化烷烃的必要成分。涉及顺序氧化步骤（即丙烷到丙烯酸）的转化过程，每个氧化步骤都需要特定的反应位点，并受益于旁观者提供的位点隔离。这些主题以及其他主题在本文中进行了讨论。
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