中科大学者实现高选择性制备乙烷和氢气

记者近日从中国科学技术大学得悉，该校熊宇杰教授、龙冉教授研讨团队与杨金龙院士团队付岑峰副研讨员、南京大学邹志刚院士团队姚颖方教授协作，创新一种催化剂规划，完成了高选择性制备乙烷和氢气，效率抵达中温热催化甲烷无氧偶联水平。研讨效果发表于《自然-通讯》。

甲烷是天然气、可燃冰、沼气等的主要成分，广泛散布于自然界。将储量巨大的甲烷资源转化为具有更高经济附加值的燃料或化工产品，具有重要的科学含义和运用远景。

光催化甲烷无氧偶联方法可以在温文条件下将甲烷直接转化，一同获取多碳烃类和氢气，是一条极具吸引力的途径。据熊宇杰介绍，光催化甲烷无氧偶联方法无需通过成熟的甲烷重整和费托组成的两步直接转化法，避免了流程杂乱、能耗大、生产成本高的缺点；一同，该方法也无需运用苛刻反响条件，避免了甲烷过度氧化生成许多二氧化碳等副产物。

现在常用于甲烷无氧偶联的光催化剂主要是金属氧化物半导体材料。可是，该光催化剂中的晶格氧原子极易将甲烷过度氧化，发生部分一氧化碳、二氧化碳等副产物，并导致催化剂彻底失活。为处理该问题，熊宇杰和龙冉团队提出通过单原子配位负载的方法来调控光催化剂的价带电子结构，形成了极为安稳的单原子和晶格氧的配位结构，避免晶格氧原子直接参与光催化甲烷无氧偶联反响，从而在提高光催化甲烷无氧偶联功用的一同降低甲烷的过度氧化程度。

基于该战略，研讨团队完成了每克催化剂每天发生0.7克乙烷，其选择性抵达94.3%，一同还能发生同比例的氢气。(记者 陈婉婉)