上海交通大學的選擇性光催化甲烷制甲醇研究獲進展

上海交通大學、北京大學和中國科學院大連化學物理研究所的聯合研究團隊通過水熱合成、光化學還原兩個步驟得到1種二維二氧化鈦(2DT)納米片擔載的單原子Pd催化劑，其具有較好的光催化甲烷制甲醇性能。相關研究成果發表于《美國化學會催化》雜志。

甲烷高效轉化為甲醇等高附加值化學品，對C1催化和環境可持續發展具有重要意義。由于原子層厚度二維半導體催化劑和原子尺度金屬助催化劑能夠最大化暴露催化活性位點，且具有獨特的電子結構，因此該類催化劑比傳統塊狀催化劑具有更好的應用前景。

二維Pd1/2DT催化劑為層狀結構，光學帶隙能為2.86 eV左右。該原子層厚度的2D材料具有更低的載流子轉移距離，其豐富的位點可用來穩定單原子Pd1催化活性物種。因此，可通過催化劑的設計促進載流子分離，從而提高Pd1位點的穩定性。

Pd1/2DT催化劑可利用太陽光的低能量可見光(>420 nm)將甲烷催化轉化為甲醇，甲醇選擇性高于94%。

此外，該研究團隊基于同位素13CH4測試和活性自由基理論，研究了該催化劑的反應途徑和反應機理。