甲烷光催化氧化偶联（OCM）为将温室气体转化为有价值的C2碳氢化合物提供了一条有吸引力的途径。但是O₂作为最常用的氧化剂，容易造成不可避免的过氧化和甲烷原料的浪费

有鉴于此，中国科学技术大学谢毅院士、孙永福教授等首次报道了在温和条件下使用CO₂作为弱氧化剂生产C₂H₆的光催化OCM。

本文要点：

（1）

作者构建具有独特界面位点的高效光催化剂，能够促进CO₂的吸附和活化，同时促进CH₄的解离。以Au量子点为模型，通过原位开尔文探针力显微镜、准原位X射线光电子能谱和理论计算，表明Au-V_o-Ti是吸附和活化CO₂的界面位点。与单金属位点相比，Au-O-Ti界面位点具有较低的CO₂吸附能，并通过Au-C和Ti-O双位点键合使*CO₂加氢步骤的能垒从1.05 eV降低到0.77 eV。吸附CO₂将*CH₄解离成*CH₃的能垒从2.13 eV降低到1.59 eV，促进了CH₄的氧化。此外，红外光谱表征揭示Au位点通过参与*CH₃-Au相互作用和加速CH₃-CH₃耦合，促进乙烷的产生。

（2）

因此，使用CO₂作为弱氧化剂的OCM光催化剂的C₂H₆产率高达2.60 mmol g^-1 h^-1，这个C₂H₆产率超过了以往报道大多数报道的甲烷氧化偶联催化和非氧化甲烷偶联的光催化剂。

参考文献

Mingyu Wu, Juncheng Zhu, Yang Wu, Siying Liu, Kai Zheng, Shumin Wang, Bangwang Li, Jing Li, Chengyuan Liu, Jun Hu, Junfa Zhu, Yongfu Sun, Yang Pan, Yi Xie, Photocatalytic Oxidative Coupling of Methane to Ethane Using CO₂ as a Soft Oxidant Over the Au/TiO₂-Vo Nanosheets, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202414814

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202414814