El acoplamiento fotocatalítico directo de metanol a etilenglicol (EG) es muy atractivo. El primer fotocatalizador de óxido metálico, un semiconductor a base de tantalio, se informa para la activación preferencial de enlaces C-H dentro del metanol para formar un radical hidroximetilo (* CH ₂ OH) y posterior acoplamiento C-C a EG. El óxido de tantalio dopado con nitrógeno (N-Ta ₂ O ₅ ) El fotocatalizador es un candidato altamente estable y respetuoso con el medio ambiente para el acoplamiento fotocatalítico de metanol a EG.

La fotoquímica del futuro apoyará la industria humana sin humo, y marcar el comienzo de una civilización más brillante basada en la utilización de la energía solar en lugar de la energía fósil. La fotoquímica se ha utilizado para controlar muchos procesos de reacción, especialmente para las reacciones desafiantes que contienen activación selectiva de C-H y acoplamiento C-C en síntesis química. Es de gran interés que una 'reacción catalítica de ensueño' de acoplamiento directo de metanol a etilenglicol (2CH ₃ OH, HOCH ₂ CH ₂ OH + H ₂ , denotado como MTEG) podría lograrse a través de la activación C-H impulsada por energía solar y los procesos de acoplamiento C-C, y esta reacción de MTEG aún no se ha logrado mediante termocatálisis.

El etilenglicol (EG) es un monómero importante para la fabricación de polímeros (p. Ej., tereftalato de polietileno), MASCOTA), y también se puede utilizar como anticongelante y aditivo de combustible. La producción anual de EG es de más de 25 millones de toneladas, que se produce principalmente a partir de etileno derivado del petróleo industrialmente. El metanol es un producto químico de plataforma limpia, que no solo se puede producir tradicionalmente a partir de gas natural y carbón, pero también se ha sintetizado directamente a partir de biomasa y CO ₂ . Por lo tanto, la ruta MTEG impulsada por energía solar proporciona un proceso alternativo para la síntesis sostenible de EG y H ₂ de metanol directamente con grandes atractivos.

Aunque el acoplamiento fotocatalítico directo de metanol a EG es muy atractivo, los fotocatalizadores reportados para esta reacción son todos semiconductores de sulfuro metálico, que pueden sufrir fotocorrosión y tener baja estabilidad. Por lo tanto, El desarrollo de fotocatalizadores sin sulfuro para el acoplamiento fotocatalítico eficaz de metanol a EG y H2 con alta estabilidad es urgente pero extremadamente desafiante.

Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el profesor Ye Wang de la Universidad de Xiamen y la Universidad de Yanshan, China informó sobre el primer fotocatalizador de óxido metálico, semiconductor a base de tantalio, para la activación preferencial del enlace C-H dentro del metanol para formar un radical hidroximetilo (* CH ₂ OH) y posterior acoplamiento C-C a EG. En comparación con otros fotocatalizadores de óxidos metálicos, como TNO ₂ , ZnO, NO ₃ , Nótese bien ₂ O ₅ , óxido de tantalio (Ta ₂ O ₅ ) es único porque puede realizar el acoplamiento fotocatalítico selectivo de metanol a EG. El óxido de tantalio dopado con nitrógeno libre de cocatalizador (2% N-Ta ₂ O ₅ ) muestra una tasa de formación de EG tan alta como 4.0 mmol / g / h, aproximadamente 9 veces mayor que la de Ta ₂ O ₅ , con una selectividad superior al 70%. La alta capacidad de separación de carga del óxido de tantalio dopado con nitrógeno juega un papel clave en su alta actividad para la producción de EG. Este catalizador también muestra una excelente estabilidad durante más de 160 h, lo que no se ha logrado con respecto a los fotocatalizadores de sulfuro metálico descritos. El fotocatalizador a base de tantalio es un candidato altamente estable y respetuoso con el medio ambiente para el acoplamiento fotocatalítico de metanol a EG. Los resultados fueron publicados en Revista china de catálisis .