Ti3+-O酸碱对TiO2

无需外部加热

还原TiO2表面的Ti3+-O酸碱对不仅实现全光谱太阳能驱动非氧化乙烷脱氢，突破热力学极限，还同步抑制乙烯深度脱氢和积碳。

孙玉文 · Gong, Kun · An, Yunlei · 林铁军 · 钟良枢

Journal of the American Chemical Society 2026

参数信息

乙烯产率

392.0 mmol g⁻¹ h⁻¹

乙烯选择性

94.9 %

表观活化能（光照）

75.0 kJ mol⁻¹

技术优势

无需外部加热

还原 TiO₂ 利用全光谱太阳能驱动光热效应，可在环境温度下直接催化非氧化乙烷脱氢，简化反应装置。

突破热力学极限

C₂H₄ 选择性高达 94.9%，且未发生显著的深度脱氢或积碳，产物吸附减弱加速脱附。

活化能显著降低

光生热载流子与局部光热加热的协同作用使表观活化能从 157.6 kJ mol⁻¹ 降至 75.0 kJ mol⁻¹，反应更易发生。

产率高达 392

在无外部加热条件下，乙烯产率达 392.0 mmol g⁻¹ h⁻¹，是未还原 TiO₂ 的 1107 倍。

应用场景

• 光热催化：无需外部加热即可驱动高吸热反应，降低能耗和设备成本。
• 烷烃脱氢催化剂：替代贵金属催化剂用于乙烷脱氢，高选择性避免深度脱氢和积碳。
• 低碳烯烃生产：高效生产乙烯，突破热力学平衡限制，提升单程产率。
• 太阳能燃料：利用太阳能将乙烷转化为乙烯，实现光能到化学能的存储。
• 光热转换：该材料具有全光谱光热转换能力，可用于光热反应器设计。