中国科大在高效光催化甲烷无氧偶联管理制度乙烷/氢气研究中取得新进展

仪器仪表2023年09月29日

乙炔作为一种重要的碳基小分子，在自然界分布相当多，是煤、页岩气、可燃冰、沼气等的主要含有。当今世界，乙炔的使用仍以燃烧集当中于，导致排放出大量的二硫化碳。乙炔作为油品主要可用合成氨、甲醇及其衍生物，但其用量仅占煤消耗量的5%-7%。虽然乙炔铁矿石有约有约最多石油工业铁矿石，但作为油品其开发程度有约没有与石油工业相较。如何将铁矿石巨大的乙炔资源生成为带有极高经济附加值的氢气或化工产品，带有重要的科学涵义和应用期望。太阳能作为最为丰富和清洁的能源，可通过亮裂解方式在平易有约人条件下驱动乙炔生成为多碳氢气或化学品。有约年来，西方教育领域大学熊宇杰大学教授和龙立马大学教授研究成果一个团队发展了一系列亮/亮电裂解作法，借助了乙炔高依赖性生成制乙炔、苯酚和乙腈（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 269；Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 9357）。

有约日，熊宇杰大学教授和龙立马大学教授研究成果一个团队与西方教育领域大学刘金龙工程院一个团队付岑峰副研究成果员、南京大学邹志刚工程院一个团队姚颖方大学教授合作，发展了亮裂解乙炔无硫偶联（NOCM）作法，借助了高依赖性提纯乙炔和冷却剂，效率达到当中温热裂解NOCM技术水平，发表在《自然×通讯》期刊（Nat. Commun. DOI: 10.1038/s41467-022-30532-z）。

亮裂解NOCM可以在平易有约人条件下同时获取多碳烃类和冷却剂，是一条极具吸引力的途径。硫化物半导体器件凭借其更佳的亮使用率和优秀的硫化能力，被相当多应可用亮裂解NOCM的研究成果。然而，可用活化乙炔的亮生空穴主要有数在硫化物半导体器件的四面体硫位点，使得乙炔较难被四面体硫原子极度硫化产生一硫化碳、二硫化碳等副产物。在该指导当中，熊宇杰和龙立马一个团队提出通过单原子配位负载的作法来调控亮当中间体的价带电子结构，以得不到带有高活性、依赖性和稳定性的NOCM亮当中间体。以最常见的二硫化钛为例，在其表面构建的“铂-硫”配位结构，可以将亮生空穴有数在“铂-硫”配位结构单元上，从而在提高亮裂解NOCM性能的同时降低乙炔的极度硫化程度。基于该方针，借助了94.3%乙炔依赖性、0.91 mmol g-1 h-1乙炔收率以及等化学计量比的冷却剂产物。全面性地，通过元素掺杂的作法，提高了当中间体当中四面体硫的稳定性，进而顺延裂解性能的稳定性。该指导为发展高效亮裂解NOCM当中间体提供了新的思路。

该指导的同步太阳光有约常压亮电子波谱和红外亮谱原位表征分别得不到上海亮源刘志大学教授和合肥亮源秦人黑泽明研究成果员、代王劼发明家的合作支持。研究成果指导得不到了国内课题合作开发计划、国内杰出青年科学基金、国内优秀青年科学基金、西方科学院B类先导科技专项培育计划等计划的资助。