Schematisk illustration för konstruerad Pdn /TiO2 . Kredit:Zhang Wenqing et al.
Metan (CH4 ) är huvudkomponenten i flytande naturgas. Men förbränning av metan genererar en kritisk mängd koldioxid, vilket gör att användningen av denna kraftkälla motsäger konceptet med grön kemi.
Därför blir omvandlingen av metan till kemikalier med högre förädlingsvärde allt viktigare.
Ett forskarlag ledd av professor Xiong Yujie och prof. Long Ran från University of Science and Technology of China (USTC) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) och deras medarbetare utvecklade en fotokatalysator som ökar omvandlingen av CH 4 till etan (C2 H6 och väte med hög selektivitet.
Studien publicerades i Nature Communications den 19 maj.
Ickeoxidativ koppling av metan (NOCM) är en kemisk reaktion för att erhålla flerkolföreningar och väte. Oxidbaserad fotokatalys gör att NOCM kan inträffa under relativt milda förhållanden.
Ändå är metalloxidfotokatalysatorn inte så selektiv och reaktionsprocessen är inte hållbar på grund av överoxidation av metan i kontakt med gittersyre.
I denna forskning möjliggjorde forskarna hållbar fotokatalytisk NOCM med både hög aktivitet och hög selektivitet via valensbandsteknik. De konstruerade Pd-O4 enheter på ytan av en vanlig fotokatalysator, TiO2 . Således reducerades bidraget från O-ställen till katalysatorns valensband, och Pd-O4 enhet bidrog till stor del till valensbandet, vilket gav fler reaktiva platser samtidigt som överoxidationen minskade.
Elementär dopning används för att stabilisera gittersyren nära ytan och ytterligare öka varaktigheten av den katalytiska reaktionen till över 24 timmar.
Med den nykonstruerade fotokatalysatorn, selektiviteten för C2 H6 nådde 94,3 %, tillsammans med en produktionshastighet på 0,91 mmol g –1 h –1 . Denna omvandlingsförmåga når samma nivå som termokatalys, men fotokatalys sker under relativt milda förhållanden. + Utforska vidare
