室温光驱动甲烷活化

母晓玥 李路

引用本文: 母晓玥, 李路. 室温光驱动甲烷活化[J]. 物理化学学报, 2019, 35(9): 968-976. doi: 10.3866/PKU.WHXB201810007 shu
Citation:  MU Xiaoyue, LI Lu. Photo-Induced Activation of Methane at Room Temperature[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2019, 35(9): 968-976. doi: 10.3866/PKU.WHXB201810007 shu

室温光驱动甲烷活化

    作者简介:
    李路,1983年生。2006年获吉林大学化学学士学位,2012年获吉林大学无机化学博士学位。现任吉林大学化学学院教授、博导。研究方向为室温光驱动惰性分子的活化;
    通讯作者: 李路, luli@jlu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金面上基金(21875090), 创新研究群体项目(21621001)和111计划(B17020)资助

摘要: 如何在较温和的条件下将甲烷转化为其它更有价值的有机衍生物,如醇、芳烃、长链烷烃和烯烃等,长期以来是催化、化学及化工领域的热点课题和难点课题之一。为了提高甲烷的转化效率,过去几十年里,研究人员不断开发新的催化剂和新的反应路径。与传统高温热催化方法相比,如果能利用自然界中丰富的太阳能驱动甲烷转化,将同时满足能源和环保两方面的要求,是各种新型非常规策略中比较令人期待的一种。本文从光催化材料的组成、结构及催化路线、催化机制等方面进行总结,对当前室温光活化甲烷分子的研究现状加以论述。

English

    1. [1]

      Choudhary, V. R.; Kinage, A. K.; Choudhary, T. V. Science 1997, 275, 1286. doi: 10.1126/science.275.5304.1286

    2. [2]

      Lunsford, J. H. Catal. Today 2000, 63, 165. doi: 10.1016/S0920-5861(00)00456-9

    3. [3]

      Holmen, A. Catal. Today 2009, 142, 2. doi: 10.1016/j.cattod.2009.01.004

    4. [4]

      Schwach, P.; Pan, X. L.; Bao, X. H. Chem. Rev. 2017, 117, 8497. doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00715

    5. [5]

      Gunsalus, N. J.; Koppaka, A.; Park, S. H.; Bischof, S. M.; Hashiguchi, B. G.; Periana, R. A. Chem. Rev. 2017, 117, 8521. doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00739

    6. [6]

      Tang, P.; Zhu, Q. J.; Wu, Z. X.; Ma, D. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2580. doi: 10.1039/C4EE00604F

    7. [7]

      Richard, A. K. Science 2010, 328, 1624. doi: 10.1126/science.328.5986.1624

    8. [8]

      Schwarz, H. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 10096. doi: 10.1002/anie.201006424

    9. [9]

      Lelieveld, J.; Lechtenböhmer, S.; Assonov, S. S.; Brenninkmeijer, C. A. M.; Dienst, C.; Fischedick, M.; Hanke, T. Nature 2005, 434, 841. doi: 10.1038/434841a

    10. [10]

      Bergman, R. G. Nature 2007, 446, 391. doi: 10.1038/446391a

    11. [11]

      Arora, S.; Prasad, R. RSC Adv. 2016, 6, 108668. doi: 10.1039/C6RA20450C

    12. [12]

      Pakhare, D.; Spivey, J. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7813. doi: 10.1039/C3CS60395D

    13. [13]

      Jones, G.; Jakobsen, J. G.; Shim, S. S.; Kleis, J.; Andersson, M. P.; Rossmeisl, J.; Abild-Pedersen, F.; Bligaard, T.; Helveg, S.; Hinnemann, B. et al. J. Catal. 2008, 259, 147. doi: 10.1016/j.jcat.2008.08.003

    14. [14]

      Hook, J. P. V. Catal. Rev. -Sci. Eng. 1980, 21, 1. doi: 10.1080/03602458008068059

    15. [15]

      Latimer, A. A.; Kulkarni, A. R.; Aljama, H, ; Montoya, J. H.; Yoo, J. S.; Tsai, C.; Abild-Pedersen, F.; Studt, F.; N rskov, J. K. Nat. Mater. 2017, 16, 225. doi: 10.1038/nmat4760

    16. [16]

      Liang, Z.; Li, T.; Kim, M.; Asthagiri, A.; Weaver, J. F. Science 2017, 356, 299. doi: 10.1126/science.aam9147

    17. [17]

      Labinger, J. A.; Bercaw, J. E. Nature 2002, 417, 507. doi: 10.1038/417507a

    18. [18]

      Sushkevich, V. L.; Palagin, D.; Ranocchiari, M.; van Bokhoven, J. A. Science 2017, 356, 523. doi: 10.1126/science.aam9035

    19. [19]

      Berndt, H.; Martin, A.; Brückner, A.; Schreier, E.; Müller, D.; Kosslick, H.; Wolf, G. -U.; Lücke, B. J. Catal. 2000, 191, 384. doi: 10.1006/jcat.1999.2786

    20. [20]

      R. A. Periana, O. Mironov, D. Taube, G. Bhalla, C. J. J. Science 2003, 301, 814. doi: 10.1126/science.1086466

    21. [21]

      Lunsford, J. H. Angew. Chem. Int. Ed. 1995, 34, 970. doi: 10.1002/anie.199509701

    22. [22]

      Spivey, J. J.; Hutchings, G. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 792. doi: 10.1039/C3CS60259A

    23. [23]

      Zheng, H.; Ma, D.; Bao, X. H.; Hu, J. Z.; Kwak, J. H.; Wang, Y.; Peden, C. H. F. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3722. doi: 10.1021/ja7110916

    24. [24]

      Wang, L.; Tao, L.; Xie, M.; Xu, G. Catal. Lett. 1993, 21, 35. doi: 10.1007/BF00767368

    25. [25]

      Guo, X. G.; Fang, G. Z.; Li, G.; Ma, H.; Fan, H. J.; Yu, L.; Ma, C.; Wu, X.; Deng, D. H.; Wei, M. M. et al. Science 2014, 344, 616. doi: 10.1126/science.1253150

    26. [26]

      Cui, X. J.; Li, H. B.; Wang, Y.; Hu, Y. L.; Hua, L.; Li, H. Y.; Han, X. W.; Liu, Q. F.; Yang, F.; He, L. M. et al. Chem 2018, 4, 1902. doi: 10.1016/j.chempr.2018.05.006

    27. [27]

      Xu, Y. D.; Bao, X. H.; Lin, L. W. J. Catal. 2003, 216, 386. doi: 10.1016/S0021-9517(02)00124-0

    28. [28]

      Kato, Y.; Yoshida, H.; Hattori, T. Chem. Commun. 1998, 21, 2389. doi: 10.1039/A806825I

    29. [29]

      Yuliati, L.; Yoshida, H. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1592. doi: 10.1039/B710575B

    30. [30]

      Yoshida, H.; Matsushita, N.; Kato, Y.; Hattori, T. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 8355. doi: 10.1021/jp034458+

    31. [31]

      Li, L.; Li, G. -D.; Yan, C.; Mu, X. -Y.; Pan, X. -L.; Zou, X. -X.; Wang, K. -X.; Chen, J. -S. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 8299. doi: 10.1002/anie.201102320

    32. [32]

      Dietl, N.; Engeser, M.; Schwarz, H. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 4861. doi: 10.1002/anie.200901596

    33. [33]

      Copéret, C. Chem. Rev. 2010, 110, 656. doi: 10.1021/cr900122p

    34. [34]

      Yuliati, L.; Hamajima, T.; Hattori, T.; Yoshida, H. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7223. doi: 10.1021/jp712029w doi: 10.1021/jp712029w

    35. [35]

      Anderson, M. W.; Terasaki, O.; Ohsuna, T.; Philippou, A.; Mackay, S. P.; Ferreira, A.; Rocha, J.; Lidin, S. Nature 1994, 367, 347. doi: 10.1038/367347a0

    36. [36]

      Li, L.; Cai, Y. -Y.; Li, G. -D.; Mu, X. -Y.; Wang, K. -X.; Chen, J. -S.; Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 4702. doi: 10.1002/anie.201200045

    37. [37]

      Li, L.; Fan, S.; Mu, X.; Mi, Z.; Li, C. -J. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7793. doi: 10.1021/ja5004119

    38. [38]

      Li, L.; Mu, X.; Liu, W.; Kong, X.; Fan, S.; Mi, Z.; Li, C. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 14106. doi: 10.1002/anie.201408754

    39. [39]

      Goldberger, J.; He, R. R.; Zhang, Y. F.; Lee, S.; Yan, H. Q.; Choi, H. J.; Yang, P. D. Nature 2003, 422, 599. doi: 10.1038/nature01551

    40. [40]

      Ibbetson, J. P.; Fini, P. T.; Ness, K. D.; DenBaars, S. P.; Speck, J. S.; Mishra, U. K. Appl. Phys. Lett. 2000, 77, 250. doi: 10.1063/1.126940

    41. [41]

      Eller, B. S.; Yang, J. L.; Nemanich, R. J. J. Electron. Mat. 2014, 43, 4560. doi: 10.1007/s11664-014-3383-z

    42. [42]

      Meng, L.; Chen, Z.; Ma, Z.; He, S.; Hou, Y.; Li, H.; Yuan, R.; Huang, X.; Wang, X.; Wang X.; et al. Energy Environ. Sci. 2018, 11, 294. doi: 10.1056/NEJMoa1304459

    43. [43]

      Yu, L. H.; Shao, Y.; Li, D. Z. Appl. Catal. B-Environ. 2017, 204, 216. doi: 10.1016/j.apcatb.2016.11.039

    44. [44]

      Kaliaguine, S. L.; Shelimov B. N.; Kazansky, V. B. J. Catal. 1978, 55, 384. doi: 10.1016/0021-9517(78)90225-7

    45. [45]

      Chen, X.; Li, Y.; Pan, X.; Cortie, D.; Huang, X.; Yi, Z. Nat. Commun. 2016, 7, 12273. doi: 10.1038/ncomms12273

    46. [46]

      Wada, K.; Yamada, H.; Watanabe Y.; Mitsudo, T. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1998, 94, 1771. doi: 10.1007/s10562-008-9491-8

    47. [47]

      López, H. H.; Martínez, A. Catal. Lett. 2002, 83, 37. doi: 10.1023/A:1020649313699

    48. [48]

      Thampi, K. R.; Kiwi, J.; Grätzel, M. Catal. Lett. 1988, 1, 109. doi: 10.1007/BF00765891

    49. [49]

      Ward, M. D.; Brazdil, J. F.; Mehandru, S. P.; Anderson, A. B. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6515. doi: 10.1021/j100310a019

    50. [50]

      Wada, K.; Yoshida, K.; Watanabe, Y. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1995, 91, 1647. doi: 10.1039/FT9959101647

    51. [51]

      Noceti, R. P.; Taylor, C. E.; D'Este, J. R. Catal. Today 1997, 33, 199. doi: 10.1016/S0920-5861(96)00155-1

    52. [52]

      Villa, K.; Murcia-López, M.; Andreu, T.; Morante, J. R. Appl. Catal. B: Environ. 2015, 163, 150. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.07.055

    53. [53]

      Murcia-López, S.; Bacariza, M. C.; Villa, K.; Lopes, J. M.; Henriques, C.; Morante, J. R.; Andreu, T. ACS Catal. 2017, 7, 2878. doi: 10.1021/acscatal.6b03535

    54. [54]

      Hu, A. H.; Guo, J. J.; Pan, H.; Zuo, Z. W. Science 2018, doi: 10.1126/science.aat9750

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  7
  • 文章访问数:  1344
  • HTML全文浏览量:  136
文章相关
  • 发布日期:  2019-09-15
  • 收稿日期:  2018-10-08
  • 接受日期:  2018-11-30
  • 修回日期:  2018-11-30
  • 网络出版日期:  2018-09-07
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章