Ilustración esquemática para Pdn construido /TiO2 . Crédito:Zhang Wenqing y otros
Metano (CH4 ) es el principal componente del gas natural licuado. Sin embargo, la combustión del metano genera una cantidad crítica de dióxido de carbono, por lo que el uso de esta fuente de energía contradice el concepto de química verde.
Por ello, la transformación del metano en productos químicos de mayor valor añadido es cada vez más importante.
Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Xiong Yujie y el Prof. Long Ran de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS) y sus colaboradores desarrollaron un fotocatalizador que impulsa la transformación de CH 4 en etano (C2 H6 ) e hidrógeno con alta selectividad.
El estudio fue publicado en Nature Communications el 19 de mayo.
El acoplamiento no oxidativo del metano (NOCM) es una reacción química para obtener compuestos multicarbonados e hidrógeno. La fotocatálisis basada en óxido permite que se produzca NOCM en condiciones relativamente suaves.
Sin embargo, el fotocatalizador de óxido metálico no es tan selectivo y el proceso de reacción no es duradero debido a la sobreoxidación del metano en medio del contacto con el oxígeno reticular.
En esta investigación, los investigadores habilitaron NOCM fotocatalítico duradero con alta actividad y alta selectividad a través de la ingeniería de banda de valencia. Construyeron Pd-O4 unidades en la superficie de un fotocatalizador común, TiO2 . Así, se redujo la contribución de los sitios O a la banda de valencia del catalizador, y el Pd-O4 unidad contribuyó en gran medida a la banda de valencia, proporcionando más sitios reactivos y disminuyendo la sobreoxidación.
El dopaje elemental se utiliza para estabilizar el oxígeno de la red cerca de la superficie y aumentar aún más la duración de la reacción catalítica a más de 24 horas.
Con el fotocatalizador recién construido, la selectividad de C2 H6 alcanzó el 94,3 %, junto con una tasa de producción de 0,91 mmol g
–1
h
–1
. Esta capacidad de transformación alcanza el mismo nivel que la termocatálisis, pero la fotocatálisis ocurre en condiciones relativamente suaves. Nueva estrategia mejora la selectividad de aromáticos en la conversión de metano
