主要观点总结
该文章介绍了一种将甲烷氧化成乙醇的高效且选择性的光催化剂CTF-1。该催化剂具有分子内异质结结构，能够实现高效电荷分离和选择性反应，抑制过度氧化。研究表明，CTF-1能够在温和条件下驱动甲烷偶联和氧化为乙醇，其转化率和选择性均显著提高。相关研究成果发表在《Nature》上。文章还介绍了研究过程、实验设置、同位素标记实验、CTF-1与其他材料的比较以及长期稳定性测试等内容。
关键观点总结
关键观点1: CTF-1作为一种高效且选择性的光催化剂，用于甲烷氧化成乙醇。
CTF-1具有分子内异质结结构，能够实现高效电荷分离、选择性水吸附和可控反应途径，从而抑制过度氧化。
关键观点2: CTF-1的分子内异质结结构由交替的苯和三嗪基序组成，是研究的关键创新点。
这种双位点结构通过优先吸附H2O和O2来增强电荷分离并促进选择性反应，从而减少过度氧化并促进C-C偶联以合成乙醇。
关键观点3: CTF-1在连续光催化甲烷转化实验中表现出卓越的稳定性和效率，甲烷转化率在50小时内保持稳定，乙醇选择性始终在75.6%和80%之间。
添加铂助催化剂(PtOx)进一步将表观量子效率(AQE)提高到9.4%，并且CTF-1的结构稳定性得到了验证。
文章预览
甲烷是天然气和页岩气的主要成分，是化学合成的重要碳源。在温和条件下将甲烷直接部分氧化为液态含氧化合物是一种有吸引力的途径，但分子的惰性使其难以同时实现对单一目标产品的高转化率和高选择性。当瞄准需要C-C偶联的更有价值的产品时，这种困难会加剧。虽然选择性部分甲烷氧化过程通常会产生C 1 含氧化合物，但最近的报告记录了光催化甲烷转化为C 2 含氧化合物乙醇，转化率低，但选择性高。 鉴于此， 伦敦大学学院 / 清华大学 唐军旺教授 、卡迪夫大学 C. Richard A. Catlow教授 、中国科学技术大学 黄伟新教授 与香港大学 郭正晓教授 展示了 具有交替苯和三嗪基序的分子内结光催化剂CTF-1以高选择性和大大提高的转化率驱动甲烷偶联和氧化为乙醇 。异质结结构不仅能够在电荷产生后实现高效和长寿命的电荷分离，而且还能够优先将H 2
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