Illustrazione schematica per Pdn costruito /TiO2 . Credito:Zhang Wenqing et al.
Metano (CH4 ) è il componente principale del gas naturale liquido. Tuttavia, la combustione del metano genera una quantità critica di anidride carbonica, rendendo l'uso di questa fonte di energia in contraddizione con il concetto di chimica verde.
Pertanto, la trasformazione del metano in sostanze chimiche a maggior valore aggiunto è sempre più significativa.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Xiong Yujie e dal Prof. Long Ran dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) e dai loro collaboratori hanno sviluppato un fotocatalizzatore che potenzia la trasformazione di CH 4 in etano (C2 H6 ) e idrogeno ad alta selettività.
Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications il 19 maggio.
L'accoppiamento non ossidativo del metano (NOCM) è una reazione chimica per ottenere composti multicarbonio e idrogeno. La fotocatalisi a base di ossido consente al NOCM di verificarsi in condizioni relativamente miti.
Tuttavia, il fotocatalizzatore di ossido di metallo non è così selettivo e il processo di reazione non è durevole, a causa dell'eccessiva ossidazione del metano in mezzo al contatto con l'ossigeno reticolare.
In questa ricerca, i ricercatori hanno abilitato il NOCM fotocatalitico durevole con un'elevata attività e un'elevata selettività tramite l'ingegneria della banda di valenza. Hanno costruito Pd-O4 unità sulla superficie di un fotocatalizzatore comune, TiO2 . Pertanto, il contributo dei siti O alla banda di valenza del catalizzatore è stato ridotto e il Pd-O4 l'unità ha ampiamente contribuito alla banda di valenza, fornendo siti più reattivi e diminuendo la sovraossidazione.
Il drogaggio elementare viene utilizzato per stabilizzare l'ossigeno del reticolo vicino alla superficie e aumentare ulteriormente la durata della reazione catalitica a oltre 24 ore.
Con il fotocatalizzatore di nuova costruzione, la selettività di C2 H6 ha raggiunto il 94,3%, insieme a un tasso di produzione di 0,91 mmol g –1 h –1 . Questa capacità di trasformazione raggiunge lo stesso livello di quella della termocatalisi, ma la fotocatalisi avviene in condizioni relativamente miti. + Esplora ulteriormente
