Conversão eficiente de metano em etano by way of ativação de ligação C-H catalisada por nanocompósito poroso de Pd/TiO2 derivado de MOF

A conversão fotocatalítica do metano (CH₄) em multicarbono de alto valor (C₂₊) produtos em condições ambientais fornece uma abordagem altamente promissora para a transformação da estrutura energética e a proteção ambiental. No entanto, a alta energia de dissociação da ligação C-H do CH₄ e a superoxidação do radical metila (·CH₃) intermediários limitam muito a conversão de CH₄ para C₂₊ produtos. Aqui, demonstramos uma estratégia de engenharia de cristal de estrutura metal-orgânica (MOF) para sintetizar PdO / TiO derivado de MOF₂ nanocompósito para acoplamento fotocatalítico não oxidativo de metano (NOCM), alcançando alta seletividade e atividade na conversão de CH₄ para etano (C₂H₆). Investigações mecanísticas revelam que os sítios ativos separados espacialmente para a clivagem da ligação C-H e o acoplamento C-C contribuem para a conversão eficiente de CH₄ para C₂H₆. Especificamente, o oxigênio da rede captura os buracos fotogerados, levando à formação de ânions radicais de oxigênio (·O^–), que ativam a ligação C − H e geram ·CH₃ intermediários. PdO estabiliza ·CH₃ intermediários, inibindo efetivamente a superoxidação de ·CH₃promovendo assim o processo de acoplamento C-C. Este trabalho abre um novo caminho para o projeto racional de fotocatalisadores eficientes derivados de MOF para NOCM.