将半导体上的光催化与负载型非等离激元金属上的热催化结合在一起的光热催化法已经成为提高催化性能的一种有效的方法。在许多典型的反应中，研究人员已经深入研究了将光子和热刺激耦合于等离激元金属（Au，Ag，Cu）的光热催化机理。相比之下，目前仍然缺乏从热催化和光催化的角度对半导体负载的非等离子体金属（Pt，Pd，Rh）进行光热催化的深入了解。近日，大连化物所张涛院士，刘晓艳等人报道了在高O₂/C₃H₈比的情况下，Pt/TiO₂-WO₃催化剂对丙烷（C₃H₈）的优异的催化氧化性能。为深入研究半导体负载的非等离激元金属催化剂的光热催化提供了新的途径。

文章要点：

1）在低温和高O₂/C₃H₈比（体积比：20）下，半导体负载的Pt催化剂（Pt/TiO₂-WO₃）的光热催化能够显著增强C₃H₈的催化氧化。随着紫外线-可见光的照射，C₃H₈转化率为70％（T70）的反应温度从324 ℃降低到90 ℃，表观活化能（Ea）降低了十倍以上。反应物的反应级数（n）急剧变化，特别是当O₂从-1.4增加到0.1时，可以解决Pt催化剂氧中毒的问题。

2）通过原位漫反射红外傅里叶变换光谱法（DRIFTS）首次发现，在光热反应中，过氧碳酸盐（-OCO₃）作为该反应的中间体，同时，原位电子顺磁共振（EPR）确定超氧阴离子（O₂^-）为活性氧。结合通过原位表征检测到的碳质中间体和活性氧，提出了低温下光热催化的新反应路线。

3）提出了光催化和热催化之间协同作用的机理，升高温度促进的光感应电荷载流子被确定为最重要的因素，可促进Pt表面上吸附的氧的活化和脱附。

Kang, L., et al, Photo‐thermo catalytic oxidation over TiO₂‐WO₃ supported platinum catalyst. Angew. Chem. Int. Ed.., 2020

DOI：10.1002/anie.202001701

https://doi.org/10.1002/anie.202001701