Méthane (CH₄ ) est le principal composant du gaz naturel liquide. Cependant, la combustion du méthane génère une quantité critique de dioxyde de carbone, ce qui rend l'utilisation de cette source d'énergie en contradiction avec le concept de chimie verte.

Par conséquent, la transformation du méthane en produits chimiques à plus forte valeur ajoutée est de plus en plus importante.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Xiong Yujie et le professeur Long Ran de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) et leurs collaborateurs ont développé un photocatalyseur qui stimule la transformation du CH ₄ en éthane (C₂ H₆ ) et de l'hydrogène à haute sélectivité.

L'étude a été publiée dans Nature Communications le 19 mai.

Le couplage non oxydant du méthane (NOCM) est une réaction chimique permettant d'obtenir des composés multi-carbonés et de l'hydrogène. La photocatalyse à base d'oxyde permet au NOCM de se produire dans des conditions relativement douces.

Néanmoins, le photocatalyseur à oxyde métallique n'est pas aussi sélectif et le processus de réaction n'est pas durable, en raison de la suroxydation du méthane au contact de l'oxygène du réseau.

Dans cette recherche, les chercheurs ont activé le NOCM photocatalytique durable avec à la fois une activité élevée et une sélectivité élevée via l'ingénierie des bandes de valence. Ils ont construit Pd-O₄ unités à la surface d'un photocatalyseur commun, TiO₂ . Ainsi, la contribution des sites O à la bande de valence du catalyseur a été réduite, et le Pd-O₄ l'unité a largement contribué à la bande de valence, fournissant plus de sites réactifs tout en diminuant la suroxydation.

Le dopage élémentaire est utilisé pour stabiliser l'oxygène du réseau près de la surface et augmenter encore la durée de la réaction catalytique à plus de 24 heures.

Avec le photocatalyseur nouvellement construit, la sélectivité du C₂ H₆ atteint 94,3 %, avec un taux de production de 0,91 mmol g ^–1 h ^–1 . Cette capacité de transformation atteint le même niveau que celle de la thermocatalyse, mais la photocatalyse se produit dans des conditions relativement douces. + Explorer plus loin

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