Abstrak
Oksidasi fotokatalitik metana (POM) menjadi CH3OH menyediakan jalur yang menjanjikan untuk industri kimia berkelanjutan, sementara pembentukan spesies oksigen reaktif (ROS) yang tidak terkendali akan berlangsung dengan mengorbankan aktivitas katalitik atau selektivitas POM yang terganggu. Di sini, kami secara tepat mengendalikan jenis ROS yang terbentuk dengan memperkenalkan Au SA pada CuOx/ZnO (Au1-CuOx/ZnO), untuk secara bersamaan mencapai selektivitas dan produktivitas CH3OH yang tinggi dalam POM. Karakterisasi in situ dan perhitungan teoritis mengungkapkan bahwa Au SA yang diperkenalkan secara signifikan mengubah struktur elektronik atom Cu, yang mengarah pada penataan ulang tingkat energi orbital 3d Cu dan peningkatan pusat pita d, yang meningkatkan tingkat energi ikatan dan keadaan antiikatan Au1-CuOx/ZnO-*OOH. Dengan demikian, hibridisasi antara situs aktif Cu dan perantara utama *OOH ditingkatkan secara signifikan, terutama untuk hibridisasi orbital dz2-pz dan dxz/dyz-px. Hal ini memfasilitasi disosiasi O−O untuk membentuk zat antara *OH daripada desorpsi langsung *OOH, sehingga pada akhirnya menentukan jenis ROS dalam POM aerobik. Selain itu, struktur elektronik asimetris Au1-CuOx/ZnO juga dapat menurunkan energi disosiasi C−H pertama melalui polarisasi struktural CH4. Dengan demikian, Au1-CuOx/ZnO menunjukkan produktivitas CH3OH yang sangat baik sebesar 16856 μmol·gcat.−1 dengan selektivitas 100% selama POM pada kondisi ringan.
Pengaturan Spesies Oksigen Reaktif melalui Rehibridisasi Orbital antara Situs Intermediet dan Situs Aktif untuk Fotooksidasi Metana Selektif menjadi Metanol
