甲烷光催化非氧化偶联（PNOCM）为合成有价值的C₂₊烃类并最大程度减少副反应提供了一条具有前景的途径。虽然目前氧化物为主的光催化剂在PNOCM领域是主要的催化剂，但由于C-C偶联反应的效果不好，而且晶格氧导致甲烷发生过度氧化，因此PNOCM催化存在转化率、选择性和稳定性缺乏的问题。

有鉴于此，密歇根大学张丙兴博士、米泽田教授、Theodore B. Norris、耶鲁大学Victor S. Batista等报道利用GaN（产量最高的半导体之一）和痕量Co金属簇（0.1 wt%）实现PNOCM甲烷转化为乙烷和丙烷。

本文要点：

（1）

这个光催化体系表现了优异的稳定性，在110 h内性能稳定，乙烷的转化率约为192.3 mmol g^-1 h^-1，丙烷的转化率约为17.9 mmol g^-1 h^-1，而且几乎没有检测到焦炭副产物，据研究者所知，这个性能是目前报道的最高活性和稳定性。

（2）

这种高活性归因于钴簇起到甲烷活化和C-C偶联的关键作用，通过从p-GaN到Co簇的超快光生电荷转移，能够大大加速这一过程。此外，GaN载体通过在反应过程中原位生成N-H和O-H物种，进一步协同增强甲烷的活化，并对甲烷起到了至关重要的阻碍过度氧化的作用，因此实现了高选择性和稳定性。

参考文献

Zhengwei Ye, Zhuoran Long, Bingxing Zhang, Ishtiaque Ahmed Navid, Jan Paul Menzel, Yifan Shen, Shubham Mondal, Facheng Guo, Theodore B. Norris, Victor S. Batista, Zetian Mi, Photocatalytic Conversion of Methane to Ethane and Propane Using Cobalt-Cluster-Activated GaN Nanowires, Angew. Chem. Int. Ed. 2025

DOI: 10.1002/anie.202500158

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202500158