由于甲烷分子中的较高惰性C-H键，导致光催化甲烷转化反应具有较高难度，Pt催化剂在转化CH₄中是一种具有较高前景的共催化剂，但是关于其结构、性能的相关表征和研究较为缺乏。有鉴于此，华东理工大学王灵芝等报道了不同粒径Pt纳米粒子对于光催化非氧化偶联反应NOCM，对粒径在1.5~2.7 nm区间内变化的x-Pt/Ga₂O₃催化剂进行研究，发现该区间中的不同粒径Pt形成火山型结构催化活性变化。其中粒径较小的Pt催化剂中能够生成Pt^δ+物种，DFT计算结果发现该物种主要分布在阶梯位点。

本文要点：

（1）

实验结果发现当降低Pt^δ+位点的含量，C-H键活化反应得以改善，几何结构的拐角位点Pt原子起到CH₄极化作用，阶梯位点Pt^δ+位点有效的促进了C-H键活化， PtO₂中的Pt^δ+结构上促进光生空穴从Ga₂O₃上转移到界面吸附-CH₃氧化生成·CH₃。

（2）

这种NOCM反应的活性形成火山型结构原因在于，不同粒径Pt上的C-H键活化、C₂H₆脱附反应平衡导致。

参考文献

Jiayu Ma, Xianjun Tan, Qingqing Zhang, Yan Wang, Jinlong Zhang, and Lingzhi Wang*, Exploring the Size Effect of Pt Nanoparticles on the Photocatalytic Nonoxidative Coupling of Methane, ACS Catal. 2021, 11,3352–3360

DOI: 10.1021/acscatal.0c04943

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c04943