光驱动轻烷烃氧化：现存挑战与展望

本文综述了光驱动轻烷烃氧化的研究进展与挑战。背景：传统热驱动轻烷烃氧化需高温（>500℃），存在能耗高、催化剂易失活、选择性差等瓶颈，开发温和路线至关重要。研究目的：系统构建光热氧化、纯光化学氧化及光热-光化学协同三大技术框架，剖析紫外光依赖、产物产能低、研究集中于甲烷等核心难题，并面向页岩气、煤矿瓦斯等工业气源提出解决方案。结论：光催化可在室温活化C-H键，但现有体系受制于载流子复合快、宽禁带半导体仅响应紫外光（占太阳光10%）以及乙烷/丙烷研究薄弱。未来需聚焦：①拓展可见-近红外光利用；②平衡活性-选择性-稳定性；③开发光热-光化学耦合体系以利用长波光生局域热提升性能；④深化乙烷、丙烷、丁烷的光驱动氧化，并结合煤矿瓦斯等实际工况设计催化剂。最终指出光催化应与热催化、电催化融合，构建多元复合催化体系，以实现太阳能驱动低碳资源高值化。