甲烷氧化偶联（OCM）被认为是最有前途、最具吸引力的甲烷改质催化技术之一。然而，由于高温下的过氧化和碳积累，传统的甲烷转化生成的C₂化学品（C₂H₆/C₂H₄）并没有实现工业化生产。

近日，伦敦大学唐军旺教授报道了Pt纳米颗粒和CuO_x团簇在TiO₂（PC-50）上的共沉积，并使用这种光催化剂成功实现在常温常压下的流动反应器中光催化OCM。

文章要点

1）研究人员选择商用锐钛矿型TiO₂（PC-50）作为起始底物。然后通过光沉积和随后的湿法浸渍法引入Pt纳米颗粒和CuO_x物种，制备后的样品标记为Cu_xPt_y/PC-50，其中x和y分别代表Cu和Pt与PC-50的重量比。 同时，Cu_0.1/PC-50，Pt_0.5/PC-50和PC-50作为参考样品。

2）实验结果显示，优化后的Cu_0.1Pt_0.5/PC-50样品在2400 h^-1的空速下，C₂产物的产率达到了6.8 µmol·h^-1，比Pt/PC-50（1.07 µmol·h^-1）和Cu/PC-50（1.9 µmol·h^-1）的活性总和高2倍，可能是迄今为止所报道的常压下甲烷光催化转化率中的最高值。此外，对C₂的高选择性为60%，与传统的高温（>943K）热催化相当。

3）研究人员采用X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM)）、电子顺磁共振（EPR）、光致发光（PL）光谱、瞬态光电流响应和原位EPR对活性物种进行了表征。研究发现，催化剂中的Pt可作为促进电荷分离的电子受体，而空穴可以转移到CuO_x上，从而避免了C₂产物的深度脱氢和过氧化。

Xiyi Li, et al, Platinum and CuO_x-Decorated TiO₂ Photocatalyst for Oxidative Coupling of Methane to C₂ Hydrocarbons in a Flow Reactor, Angew. Chem. Int. Ed.

DOI：10.1002/anie.202007557

https://doi.org/10.1002/anie.202007557