JACS: Au纳米颗粒上的SrTiO3覆盖层促进光催化甲烷氧化偶联
研之成理
2026-07-25 09:00
文章摘要
本文研究了光催化甲烷氧化偶联(OCM)中C–C偶联效率低下的问题。研究背景指出,传统光催化剂如TiO₂、ZnO虽能通过空穴驱动甲烷C–H键断裂生成甲基自由基(•CH₃),但•CH₃在表面吸附过强,易导致过氧化和逆反应。研究目的为设计高效C–C偶联位点,提升OCM反应速率和选择性。研究开发了Au@SrTiO₃光催化剂,其中Au纳米颗粒被厚度约1.3 nm的SrTiO₃覆盖层包覆。实验结果表明,该覆盖层显著促进•CH₃的C–C偶联,抑制逆反应和过氧化,使乙烷(C₂H₆)生成速率相比未包覆催化剂提高7倍,达到155 μmol h⁻¹,C₂+烃类选择性达93%,在300小时测试中保持稳定。通过同位素标记、原位红外光谱、光电表征和DFT计算,证实SrTiO₃覆盖层降低了•CH₃偶联能垒,并增强其表面稳定性。结论指出,该策略为设计高效甲烷光催化转化活性位点提供了新思路。
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