近来，我国科学技能大学姑苏高级研讨院、精准智能化学要点试验室、环境科学与工程系在晶格氧介导的超高功能光催化甲烷氧化偶联研讨中获得新进展，光催化甲烷氧化偶联（OCM）制备高的附加价值化学品是缓解动力问题的有效途径。可是因为甲烷氧化偶联反响势垒高，往往需求非常严苛的反响条件。比较于甲烷无氧偶联来说，甲烷有氧偶联具有更低的反响势垒，可是仍旧存在着产品选择性较差，反响速率慢等问题。因此有必要理性规划高效催化剂、优化反响途径，以处理甲烷转化中的稳定性、选择性以及反响活性等问题。研讨成果以“Highly efficient, selective and stable photocatalytic methane coupling to ethane enabled by lattice oxygen looping”为题宣布在世界闻名期刊Science Advances上。

  针对这样一些问题，本作业规划组成出了一种双位点的催化剂Au/BiOx-TiO2（图1），构建了一种BiOx团簇和Au纳米颗粒的复合系统，BiOx团簇均匀的散布在Au纳米颗粒周围，两者紧密结合在一起，使用Au纳米颗粒和BiOx纳米团簇的协同效果完成了CH4中C-H活化与CH3偶联分别在双位点进行，避免了CH4在单一位点的过度氧化，大幅度的提升了C2+产品的选择性。在自主规划的活动相反响器中，进行光催化甲烷有氧偶联，完成了20.8 mmol g−1 h−1的CH4转化速率以及9.6 mmol g−1 h−1的C2H6产率，C2+产品的选择性超越97%，稳定性长达50h，功能优于许多已报导的催化剂（图2）。探求了氧气浓度对对反响系统的影响，经过原位红外，原位质谱等技能对其反响机理进行探求。

  依据原位光谱和理论核算剖析，验证了晶格氧介导（Mars-Van Krevelen）甲烷氧化反响机制（图3），晶格氧介导机制能够轻松又有效地进步C-H活化速率，在反响系统中引进少数的氧气，完成氧循环（oxygen looping），实时弥补晶格氧，进步催化资料和催化反响的稳定性。研讨团队发现只要在反响系统中引进适量的氧气，就能够一起完成高选择性和高稳定性的甲烷转化。

  榜首作者是博士研讨生翟广耀，熊宇杰教授、刘东教授和张宁教授为论文一起通讯作者，我国科大姑苏高级研讨院、精准智能化学要点试验室、环境科学与工程系为论文一起通讯单位。该作业得到了国家要点研制方案、国家自然科学基金、我国科学院等项目赞助。也得到了合肥同步辐射光源、上海光源以及我国科大理化科学中心、微纳研讨与制作中心、姑苏高研院理化试验渠道的支撑。