研究前沿：Angew综述-甲烷光催化转化

甲烷直接转化为高附加值的化学品，更具吸引力。光催化，利用最广泛、绿色的太阳能作为能源，是实现温和条件下甲烷直接转化的理想途径。紫外-可见光子的能量与打破化学键所需的能量相当，甚至可以打破热力学平衡，促进低温下的热力学上行反应。近日，中国科学技术大学曾杰团队联合中南大学王梁炳团队在Angewandte Chemie International Edition上发表综述，针对甲烷的催化转化领域，系统论述了甲烷光催化转化的最新进展。第一部分内容用于讨论于高效光催化甲烷转化催化剂的设计。特别关注了高效光吸收单元和活性中心的构建，及其反应体系中，氧化剂对甲烷的光催化转化进行分类，并总结了不同氧化系统中的催化性能。图为甲烷的基本特性，催化活化和非催化活化，甲烷活化的常用方法，热载流子活化，极化活化，和自由基介导的氢原子的提取。

在甲烷的光催化氧化中，常用的氧化剂为O2, CO2, H2O, and H2O2。根据所利用的氧化剂，甲烷的光氧化的反应体系被进一步分为甲烷-氧体系、甲烷-水体系、甲烷-过氧化氢体系、甲烷-二氧化碳体系和甲烷-氮氧化物体系。此外，甲烷还可以通过光催化非氧化偶联转化为H2和多碳烃。不同系统反应有，甲烷的完全/部分氧化（TOM/POM）、甲烷的蒸汽重整/干重整（SRM/DRM）、甲烷的双重整（BRM）、甲烷的氧化耦合（OCM）、和甲烷的非氧化耦合NOCM。图为甲烷的光催化转化的反应体系及其常见反应路径。

文献链接：https://doi.org/10.1002/anie.202108069  

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/0yRfltVhTPjMqtQVEg5TIA

本文节选自“研之成理”。更多信息参见阅读原文。