中国科学院硅酸盐研究所提出甲烷转化新策略

中国科学院上海硅酸盐研究所在甲烷光催化转化研究方面取得新进展,相关研究成果发表于《自然-通讯》杂志,并申请中国发明专利一项。光催化直接转化可以打破传统热力学平衡的束缚,使甲烷在低温常压下进行转化。该研发团队设计并制备出铜修饰氮化碳材料,实现甲烷向乙醇的光催化直接转化,并对该过程的机制进行了深入研究。结果表明,从活性氧物种的生成以及甲烷的吸附活化两个角度出发,通过在氮化碳材料的有序空腔中进行铜修饰,不仅实现了羟基自由基的原位生成,还促进了材料对甲烷 C—H 键的活化以及对高活性中间物种的稳定。该材料表现出卓越的甲烷光催化转化性能。除自由基机制以外,该材料中的铜物种与邻近碳原子存在协同效应,使得转化过程沿着甲烷→甲醇→乙醇的路径进行。