Le couplage photocatalytique direct du méthanol à l'éthylène glycol (EG) est très attractif. Le premier photocatalyseur à oxyde métallique, un semi-conducteur à base de tantale, est signalé pour l'activation préférentielle des liaisons C-H dans le méthanol pour former un radical hydroxyméthyle (* CH 2 OH) et le couplage ultérieur C-C à EG. L'oxyde de tantale dopé à l'azote (N-Ta 2 O 5 ) photocatalyseur est un candidat respectueux de l'environnement et très stable pour le couplage photocatalytique du méthanol à EG.

La photochimie du futur soutiendra l'industrie humaine sans fumée, et inaugurer une civilisation plus brillante basée sur l'utilisation de l'énergie solaire au lieu de l'énergie fossile. La photochimie a été utilisée pour contrôler de nombreux processus de réaction, en particulier pour les réactions difficiles contenant une activation sélective C-H et un couplage C-C en synthèse chimique. Il est très intéressant qu'une "réaction catalytique de rêve" de couplage direct du méthanol à l'éthylène glycol (2CH 3 OH—HOCH 2 CH 2 OH + H 2 , désigné par MTEG) pourrait être réalisé grâce aux processus d'activation C-H et de couplage C-C entraînés par l'énergie solaire, et cette réaction MTEG n'a pas encore été réalisée par thermocatalyse.

L'éthylène glycol (EG) est un monomère important pour la fabrication de polymères (p. polyéthylène téréphtalate), ANIMAUX), et peut également être utilisé comme antigel et additif pour carburant. La production annuelle d'EG est de plus de 25 millions de tonnes, qui est principalement produit industriellement à partir d'éthylène dérivé du pétrole. Le méthanol est un produit chimique de plate-forme propre, qui peut non seulement traditionnellement produit à partir de gaz naturel et de charbon, mais a également été directement synthétisé à partir de biomasse et de CO 2 . Ainsi, la route MTEG alimentée par l'énergie solaire fournit un processus alternatif pour la synthèse durable d'EG et de H 2 du méthanol directement avec de grandes attractions.

Bien que le couplage photocatalytique direct du méthanol à l'EG soit très attractif, les photocatalyseurs indiqués pour cette réaction sont tous des semi-conducteurs à sulfure métallique, qui peuvent souffrir de photocorrosion et avoir une faible stabilité. Ainsi, le développement de photocatalyseurs sans sulfure pour un couplage photocatalytique efficace du méthanol à EG et H2 avec une stabilité élevée est urgent mais extrêmement difficile.

Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Ye Wang de l'Université de Xiamen et de l'Université de Yanshan, La Chine a signalé le premier photocatalyseur à oxyde métallique, semi-conducteur à base de tantale, pour l'activation préférentielle de la liaison C-H dans le méthanol pour former le radical hydroxyméthyle (* CH 2 OH) et le couplage ultérieur C-C à EG. Par rapport à d'autres photocatalyseurs à oxyde métallique, comme TNO 2 , ZnO, NON 3 , Nb 2 O 5 , oxyde de tantale (Ta 2 O 5 ) est unique en ce qu'il peut réaliser le couplage photocatalytique sélectif du méthanol à EG. L'oxyde de tantale dopé à l'azote libre de co-catalyseur (2%N-Ta 2 O 5 ) montre un taux de formation d'EG aussi élevé que 4,0 mmol/g/h, environ 9 fois plus élevé que celui de Ta 2 O 5 , avec une sélectivité supérieure à 70 %. La capacité de séparation de charge élevée de l'oxyde de tantale dopé à l'azote joue un rôle clé dans sa haute activité pour la production d'EG. Ce catalyseur présente également une excellente stabilité au-delà de 160 h, ce qui n'a pas été atteint par rapport aux photocatalyseurs à sulfure métallique rapportés. Le photocatalyseur à base de tantale est un candidat respectueux de l'environnement et très stable pour le couplage photocatalytique du méthanol à l'EG. Les résultats ont été publiés dans Journal chinois de catalyse .