西北大学蒋海英课题组ACS Nano: 高选择性光催化甲烷制甲醛，突破世界领先水平

文章预览

第一作者：张瑞雪 通讯作者：蒋海英副教授 通讯单位：西北大学 论文DOI：10.1021/acsnano.4c01318 全文速览 甲烷在温和条件下选择性氧化为高附加值的液态含氧化合物，对促进碳源的高效利用具有重要意义，但也面临着低活性和过度氧化的困境。TiO 2 在波长大于350 nm处的吸光率降低，光催化活性较低，为了使TiO 2 在波长大于350 nm之外的光也可以被利用，该工作中制备了N掺杂锐钛矿与金红石TiO 2 混合晶体，使TiO 2 的吸收边界红移，扩宽了TiO 2 的光吸收范围，提高了光能利用率，在室温下高选择性氧化为HCHO，产率高达23.5 mmol·g ⁻ ¹·h ⁻ ¹，选择性为90%，处于世界领先水平。机理研究表明，锐钛矿和金红石的混晶界面有效地促进了光生载流子的分离和对H 2 O的吸附，H 2 O作为主要的氧源，通过形成有利于HCHO产生的·OH活性物种，从而最大限度地提高了CH 4 转 ………………………………