​唐智勇团队，最新JACS！

在温和条件下，将甲烷光催化转化为增值产品是工业可持续生产的长期追求目标，但是要使用廉价催化剂提供高产量和选择性仍然极具挑战性。基于此，中科院国家纳米科学中心唐智勇研究员（通讯作者）等人报道通过简单的热退火展示了市售锐钛矿相TiO₂（A-TiO₂）的晶相工程，以优化结构-性能相关性。

具有最佳相界面浓度的锐钛矿相（90%）和金红石相（10%）TiO₂（R-TiO₂）的双相催化剂（A/R-TiO₂）在水溶剂、氧气气氛和全光谱光照射的反应条件下表现出优异的甲烷氧化成甲醛性能。反应3 h后，在室温下获得了创纪录的24.27 mmol g_cat^-1的产量，对甲醛的选择性高达97.4%。

实验结果和密度泛函理论（DFT）计算都表明，TiO₂晶相工程延长了光生载流子的寿命，有利于中间甲醇物种的形成，从而最大限度地提高甲烷有氧氧化制甲醛的效率和选择性。更重要的是，通过发明“暂停流动”反应器证明了甲醛大规模生产的可行性。该工作以可持续和经济的方式为工业甲烷转化开辟了新道路。

Elevating Photooxidation of Methane to Formaldehyde via TiO₂ Crystal Phase Engineering. J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c04884.

https://doi.org/10.1021/jacs.2c04884.