ACS Catal.: 金属单原子策略促进光催化甲基活化和C–C耦合，以协同生产高附加值的多碳化合物和氢

雨辰

2020-08-03

对可再生、低成本的生物质进行光催化重整是合成高附加值多碳化合物和氢的一种新途径。然而，在活化生物质中甲基基团的同时促进C-C耦合的困难使得光催化重整仍然是一个很大的挑战。

有鉴于此，北京大学郭少军教授等人，通过第一原理模拟计算了一系列TiO₂负载贵金属单原子（Ru，Rh，Pd，Ag，Os，Ir，Pt和Au）光催化剂（MSA-TiO₂）上的丙酮脱氢和转化的能垒。

本文要点

1）预测TiO₂负载的Pt单原子（PtSA-TiO₂）光催化剂可以最有效地实现丙酮的甲基活化，CH₃COCH₂•自由基形成和产氢，这对于C-C偶联合成高附加值多碳化合物具有重要意义。

2）光催化实验表明，商用P₂₅-TiO₂负载Pt单原子催化剂对于从丙酮中直接联产高附加值的2,5-己二酮（HDN）和氢表现出3.87 mmol g^–1h^–1的最佳光催化活性，同时选择性为93％，比其他贵金属（Ru，Rh和Ir）单原子或负载Pt纳米粒子至少高13倍。

3）原位衰减全反射红外光谱显示，PtSAs有助于甲基的有效活化，同时促进更多中间体CH₃COCH₂•自由基的形成，这一结果被原位电子自旋共振光谱进一步证实。

参考文献：

Peng Zhou et al. Metal Single Atom Strategy Greatly Boosts Photocatalytic Methyl Activation and C–C Coupling for the Coproduction of High-Value-Added Multicarbon Compounds and Hydrogen. ACS Catal., 2020.

DOI: 10.1021/acscatal.0c01192

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c01192