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烷烴的直接非氧化脫氫可以產生有用的碳原料和氫燃料。然而，打破烷烴中的C-H鍵通常需要高溫、化學計量氧化劑或高能紫外線；在較溫和條件下運行的工藝具有吸引力，但往往效率較低。

基于此，吉林大學李路教授（通訊作者）等人報道了一種Pt/黑色TiO₂（Pt/black TiO₂）光催化劑，其中Pt物種彼此接近而沒有直接結合，在室溫、可見光至近紅外光中顯示出烷烴脫氫的高性能。

在可見光和近紅外光（400-1550 nm）照射下，由孤立PtClO₃單體組成的Pt超小聚集體對環烷烴、甲烷和短鏈烷烴的非氧化脫氫具有高的光催化活性和選擇性。對于環己烷脫氫，在80個反應周期內，生成H₂的周轉數超過100000次而沒有任何失活，遠遠超過了熱反應。對于甲烷，轉化率為8.2%，對丙烷的選擇性為65%，而不是更常見的乙烷。

此外，對于C₂₊烷烴，快速脫氫（高達1440 μmol g^-1 h^-1）得到了相應的烯烴。與孤立的Pt⁺單體不同，聚合的Pt⁺單體具有更好的光催化活性和選擇性。實驗結果和理論計算表明，黑色TiO₂與Pt之間存在強烈的相互作用，從而導致有效的界面電荷轉移，使Pt⁺成為C-H鍵激活的強大光活性中心。動力學分析表明，黑TiO₂具有較強的給電子能力，能顯著抑制焦碳或氫離子對Pt的毒害。

Visible-light-driven non-oxidative dehydrogenation of alkanes at ambient conditions. Nat. Energy, 2022, DOI: 10.1038/s41560-022-01127-1.

https://doi.org/10.1038/s41560-022-01127-1.

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吉大李路Nature Energy：在環境條件下可見光驅動烷烴非氧化脫氫

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