光催化甲烷偶联制备乙烷和乙烯为利用丰富的甲烷资源提供一种具有前景的路线，但是现有的高活性光催化剂通常C2产率非常低。

有鉴于此，厦门大学王野教授、傅钢教授、谢顺吉教授等报道发现暴露{101}晶面TiO₂纳米晶令人意外的表面优异的甲烷偶联催化性能，这与通常人们认为{101}晶面的催化活性非常低不同。发现{101}晶面的甲烷偶联催化活性比高能量晶面{001}更好。

主要内容

（1）

Pd助催化剂在甲烷偶联反应中起到关键作用，Pd²⁺位点作为助催化剂导致优异的C₂选择性。研究发现锐钛矿{101}晶面倾向于在溶液相生成羟基自由基，这些羟基自由基能够活化甲烷生成甲基自由基，Pd²⁺位点参与甲基自由基的吸附与偶联。

（2）

这项研究工作为优化固液界面上的异相催化剂-均相催化反应，以及发展性能优异的催化剂提供一种方法和策略。

参考文献

Zhang, H., Sun, P., Fei, X. et al. Unusual facet and co-catalyst effects in TiO₂-based photocatalytic coupling of methane. Nat Commun 15, 4453 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-48866-1

https://www.nature.com/articles/s41467-024-48866-1