Ilustração esquemática para Pdn construída /TiO2 . Crédito:Zhang Wenqing et al
Metano (CH
4 ) é o principal componente do gás natural líquido. No entanto, a combustão do metano gera uma quantidade crítica de dióxido de carbono, fazendo com que o uso desta fonte de energia contrarie o conceito de química verde.
Portanto, a transformação do metano em produtos químicos de maior valor agregado é cada vez mais significativa.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Xiong Yujie e Prof. Long Ran da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) e seus colaboradores desenvolveram um fotocatalisador que impulsiona a transformação de CH
4 em etano (C
2 H
6 ) e hidrogênio com alta seletividade.
O estudo foi publicado em
Nature Communications em 19 de maio.
O acoplamento não oxidativo de metano (NOCM) é uma reação química para obter compostos multicarbono e hidrogênio. A fotocatálise à base de óxido permite que a NOCM ocorra sob condições relativamente suaves.
No entanto, o fotocatalisador de óxido metálico não é tão seletivo, e o processo de reação não é durável, devido à superoxidação do metano em meio ao contato com o oxigênio da rede.
Nesta pesquisa, os pesquisadores permitiram NOCM fotocatalítico durável com alta atividade e alta seletividade por meio de engenharia de banda de valência. Eles construíram o Pd-O
4 unidades na superfície de um fotocatalisador comum, TiO
2 . Assim, a contribuição dos sítios O para a banda de valência do catalisador foi reduzida, e o Pd-O
4 A unidade contribuiu amplamente para a banda de valência, fornecendo sítios mais reativos e diminuindo a superoxidação.
A dopagem elementar é usada para estabilizar o oxigênio da rede perto da superfície e aumentar ainda mais a duração da reação catalítica para mais de 24 horas.
Com o fotocatalisador recém-construído, a seletividade de C
2 H
6 atingiu 94,3%, juntamente com uma taxa de produção de 0,91 mmol g
–1
h
–1
. Essa capacidade de transformação atinge o mesmo nível da termocatálise, mas a fotocatálise ocorre em condições relativamente brandas.
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