上海交通大学的选择性光催化甲烷制甲醇研究获进展

上海交通大学、北京大学和中国科学院大连化学物理研究所的联合研究团队通过水热合成、光化学还原两个步骤得到1种二维二氧化钛(2DT)纳米片担载的单原子Pd催化剂，其具有较好的光催化甲烷制甲醇性能。相关研究成果发表于《美国化学会催化》杂志。

甲烷高效转化为甲醇等高附加值化学品，对C1催化和环境可持续发展具有重要意义。由于原子层厚度二维半导体催化剂和原子尺度金属助催化剂能够最大化暴露催化活性位点，且具有独特的电子结构，因此该类催化剂比传统块状催化剂具有更好的应用前景。

二维Pd1/2DT催化剂为层状结构，光学带隙能为2.86 eV左右。该原子层厚度的2D材料具有更低的载流子转移距离，其丰富的位点可用来稳定单原子Pd1催化活性物种。因此，可通过催化剂的设计促进载流子分离，从而提高Pd1位点的稳定性。

Pd1/2DT催化剂可利用太阳光的低能量可见光(>420 nm)将甲烷催化转化为甲醇，甲醇选择性高于94%。

此外，该研究团队基于同位素13CH4测试和活性自由基理论，研究了该催化剂的反应途径和反应机理。