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使用豐富的Cl^–進行光催化CH₄轉化為高附加值的三氯甲烷和H₂是一種符合可持續發展的CH₄重整催化反應，但是由于Cl^–的活化比較困難，而且經典的光催化劑通常面臨嚴重的e^--h⁺復合。

有鑒于此，華中師范大學/上海交通大學張禮知教授、上海交通大學李浩等報道發現角度為11.1°的moiré超晶格BiOCl光催化劑能夠高效率的進行光催化CH₄重整，通過使用NaCl實現制備CH₃Cl和H₂。

本文要點

（1）

發現moiré超晶格由于晶格排列不規則產生拉伸應力，因此導致Bi-Cl化學鍵不穩定，因此能夠發生空穴驅動MvK的過程，將晶格Cl氧化為Cl·對CH₄實現氯化轉化。

（2）

扭轉的堆疊結構增強層間電子耦合，加快面外載流子轉移。通過表面修飾的單原子Pt用于產生氫氣，Pt₁/BiOCl moiré超晶格光催化劑能夠以53.4 μmol g^-1 h^-1生成CH₃Cl，可見光下的CH₃Cl產物的選擇性達到96 %。

這項研究展示了二維結構光催化劑的晶格工程能夠調節結構應力和載流子動力學促進CH₄重整。

參考文獻

Linghao Yu, Xupeng Liu, Hao Zhang, Biao Zhou, Ziyue Chen, Hao Li*, and Lizhi Zhang*, Twisted BiOCl Moiré Superlattices for Photocatalytic Chloride Reforming of Methane, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c13254

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c13254