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光催化甲烷偶聯(lián)制備乙烷和乙烯為利用豐富的甲烷資源提供一種具有前景的路線，但是現(xiàn)有的高活性光催化劑通常C2產(chǎn)率非常低。

有鑒于此，廈門大學(xué)王野教授、傅鋼教授、謝順吉教授等報道發(fā)現(xiàn)暴露{101}晶面TiO₂納米晶令人意外的表面優(yōu)異的甲烷偶聯(lián)催化性能，這與通常人們認(rèn)為{101}晶面的催化活性非常低不同。發(fā)現(xiàn){101}晶面的甲烷偶聯(lián)催化活性比高能量晶面{001}更好。

主要內(nèi)容

（1）

Pd助催化劑在甲烷偶聯(lián)反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用，Pd²⁺位點作為助催化劑導(dǎo)致優(yōu)異的C₂選擇性。研究發(fā)現(xiàn)銳鈦礦{101}晶面傾向于在溶液相生成羥基自由基，這些羥基自由基能夠活化甲烷生成甲基自由基，Pd²⁺位點參與甲基自由基的吸附與偶聯(lián)。

（2）

這項研究工作為優(yōu)化固液界面上的異相催化劑-均相催化反應(yīng)，以及發(fā)展性能優(yōu)異的催化劑提供一種方法和策略。

參考文獻

Zhang, H., Sun, P., Fei, X. et al. Unusual facet and co-catalyst effects in TiO₂-based photocatalytic coupling of methane. Nat Commun 15, 4453 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-48866-1

https://www.nature.com/articles/s41467-024-48866-1