武大/南洋理工/苏科大Chem：AC-Co1/PCNKOH高选择性光催化氧化CH4为CH3OH

通过打破单原子活性位点的结构对称性，光催化水氧化途径被调节为水溶液中CH₄光选择性氧化为CH₃OH。基于此，武汉大学翟月明教授、新加坡南洋理工大学刘彬教授和苏州科技大学杨鸿斌教授（共同通讯作者）等人报道了氮化碳负载的对称性配位单原子钴（Co-4N）（记为SC-Co₁/PCN）和氮化碳负载的非对称性配位单原子钴（Co-C2N2）（记为AC-Co₁/PCN_KOH）光催化剂，并研究了它们的水氧化性能及其对CH₄光催化氧化的影响。AC-Co₁/PCNKOH光催化氧化CH₄制CH₃OH选择性达87.22%，而SC-Co₁/PCN光催化氧化CH₄选择性仅为45%。此外，AC-Co₁/PCN_KOH（200 mg）的CH₄转化率为2.42%，而CH₃OH收率为2.11%。

为进一步研究光催化氧化CH₄的机理，作者进行了电子顺磁共振（EPR）测量，以检测原位形成的自由基或*OH。当将CH₄引入光催化体系时，可以同时检测到•CH₃和*OH，表明制备的催化剂上的CH₄光催化氧化以自由基为基础，其中有•CH₃参与。需注意，AC-Co₁/PCN_KOH的•CH₃自由基的强度比SC-Co₁/PCN强得多，可以归因于AC-Co₁/PCN_KOH吸附了更多的CH₄。

在反应体系中加入清除剂KI或t-BuOH后，•CH₃和*OH均消失，表明光生空穴对•CH₃和*OH的生成都很重要。需注意，在反应体系中引入KBrO₃（一种电子清除剂）后，则•CH₃的信号减弱，表明光生电子可以促进CH₄的吸附。此外，作者还发现光催化CH₄氧化活性随着不同清除剂的加入而降低，尤其是*OH等清除剂。因此，作者提出了AC-Co₁/PCN_KOH光催化剂光催化氧化CH₄的机理。

Asymmetrically coordinated cobalt single atom on carbon nitride for highly selective photocatalytic oxidation of CH₄ to CH₃OH. Chem, 2023, DOI: 10.1016/j.chempr.2023.02.011.

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.02.011.

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/09/6d9bc6890e/

​武大/南洋理工/苏科大Chem：AC-Co1/PCNKOH高选择性光催化氧化CH4为CH3OH

相关推荐

发表回复

武大/南洋理工/苏科大Chem：AC-Co1/PCNKOH高选择性光催化氧化CH4为CH3OH