Ni–O–Fe异质结光催化剂

C₂产率高达71 μmol g⁻¹h⁻¹

界面不对称位点打破偶极排斥，显著加速C–C偶联，实现甲烷高选择性转化制乙烯。

李慧民 · Zhe, Sun · Chenlong, Dong · Xueli, Zhang · Chengkun, Lei · Baobao, Jin · 申倩倩 · 贾虎生 · Xue J.

Chemical Engineering Journal 2024

参数信息

C₂产率

71.00 μmol g⁻¹h⁻¹

乙烯产率

40.46 μmol g⁻¹h⁻¹

乙烯选择性

56.98 %

技术优势

偶极排斥被打破

Ni–O–Fe不对称位点造成相邻甲基/亚甲基电荷密度分布不均，缓解了C–C偶联的偶极排斥，加速了偶联步骤。

电荷分离不再拖后腿

r-Fe₂O₃/NiO共生异质结的共格界面同时实现了光生电荷的有效分离和传输。

乙烯选择性显著

在所有产物中，乙烯的选择性高达56.98%，有利于获得高价值C₂产物。

应用场景

• 甲烷转化：在常温常压下将甲烷直接转化为乙烯等C₂烃，替代高能耗热催化路线。
• 光催化制氢：非氧化偶联过程不消耗氧化剂，理论上可联产氢气，提升甲烷转化原子经济性。
• C₂化学品合成：获得高选择性乙烯，为聚乙烯、乙二醇等大宗C₂化学品提供光驱动合成路径。
• 太阳能燃料：利用太阳能将甲烷升级为能量密度更高的乙烯，实现太阳能到化学燃料的存储。