光熱速遞0904| Nat. Energy | 蒸汽活化與納米孔限域協(xié)同實(shí)現(xiàn)甲烷高效光催化氧化偶聯(lián)制丙烷

本周快訊

第一作者： Wenfeng Nie, Liwei Chen, Yuchen Hao
通信作者： 葉金花、郝宇晨、王博
通訊作者單位： 河北大學(xué)，北京理工大學(xué)，天津大學(xué)

文章鏈接： https://doi.org/10.1038/s41560-025-01834-5

導(dǎo)讀

利用可再生太陽(yáng)能將甲烷（CH4）轉(zhuǎn)化為高附加值的燃料和化學(xué)品，是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對(duì)這一難題，本研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種創(chuàng)新的Au-TiO2復(fù)合光催化劑。該催化劑通過(guò)在POCM反應(yīng)過(guò)程中引入原位蒸汽活化策略，成功實(shí)現(xiàn)了甲烷向丙烷的高效、高選擇性轉(zhuǎn)化。該蒸汽活化的Au/TiO2催化劑在連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)中表現(xiàn)出卓越的性能，丙烷（C3H8）選擇性高達(dá)91.3%，產(chǎn)率達(dá)到1.4 mmol h-1，在365 nm波長(zhǎng)下的表觀量子效率（AQE）為39.7%。此外，該催化劑在長(zhǎng)達(dá)200小時(shí)的連續(xù)運(yùn)行中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作通過(guò)協(xié)同調(diào)控催化劑的微觀結(jié)構(gòu)和電子態(tài)，為實(shí)現(xiàn)甲烷直接、高效、定向轉(zhuǎn)化為可持續(xù)的丙烷燃料提供了新的設(shè)計(jì)思路和可行的技術(shù)路徑。

快讀

圖文

圖1 | 多孔Au/TiO2(P)催化劑的設(shè)計(jì)、制備與POCM性能

圖2 | 蒸汽活化的Au/TiO2(P)催化劑的POCM性能

圖3 | 蒸汽活化誘導(dǎo)的Au納米顆粒晶格拉伸應(yīng)變表征

圖4 | 蒸汽活化晶格氧對(duì)POCM的促進(jìn)作用研究

圖5 | POCM過(guò)程的理論計(jì)算與機(jī)理分析

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