光催化CH₄氧化制备乙醇高选择性受到人们的关注但是具有非常大的挑战，在温和条件活化惰性C-H化学键需要强反应活性的氧物种，比如·OH，但是这些氧化物中间体促进快速生成C1产物，而不是通过动力学缓慢的C-C偶联反应生成乙醇。

有鉴于此，复旦大学郑耿峰教授等报道开发了一种表面修饰Au纳米粒子的BiVO₄光催化剂，在CH₄光催化反应合成乙醇。

本文要点：

（1）

Au纳米粒子修饰BiVO₄能够促进光生·OH活化CH₄生成·CH₃，而且能够通过原位消耗·OH避免这些·OH进一步将·CH₃转化，因此增强体系中的·CH₃/·OH比例，促进C-C偶联反应生成乙醇。

（2）

通过催化剂表面修饰一层气体扩散层，能够进一步提高·CH₃/·OH的比例，提高乙醇选择性和生成产物的反应速率。在温和的反应条件，没有加入光敏剂或者牺牲试剂，BiVO4@Au光催化剂实现了优异的CH₄转化为乙醇产率和选择性，产率达到680 μmol g^-1 h^-1，选择性达到86 %，稳定工作时间达到>100 h，这个性能超过了大多数相关报道的结果。这项研究展示了原位生成·OH以及调控·OH浓度促进光催化CH₄转化的策略，有助于光催化CH₄转化为多碳产物。

参考文献

Quan Zhang, Chao Yang, Yangshen Chen, Yaqin Yan, Miao Kan, Huining Wang, Ximeng Lv, Qing Han, Gengfeng Zheng, Efficient Photocatalytic CH₄-to-Ethanol Conversion by Limiting Interfacial Hydroxyl Radicals Using Gold Nanoparticles, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202419282

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202419282