甲烷光催化非氧化偶聯（PNOCM）為合成有價值的C2+烴類并最大程度減少副反應提供了一條具有前景的途徑。雖然目前氧化物為主的光催化劑在PNOCM領域是主要的催化劑，但由于C-C偶聯反應的效果不好，而且晶格氧導致甲烷發生過度氧化，因此PNOCM催化存在轉化率、選擇性和穩定性缺乏的問題。
有鑒于此，密歇根大學張丙興博士、米澤田教授、Theodore B. Norris、耶魯大學Victor S. Batista等報道利用GaN（產量最高的半導體之一）和痕量Co金屬簇（0.1 wt%）實現PNOCM甲烷轉化為乙烷和丙烷。
本文要點：
（1）
這個光催化體系表現了優異的穩定性，在110 h內性能穩定，乙烷的轉化率約為192.3 mmol g-1 h-1，丙烷的轉化率約為17.9 mmol g-1 h-1，而且幾乎沒有檢測到焦炭副產物，據研究者所知，這個性能是目前報道的最高活性和穩定性。
（2）
這種高活性歸因于鈷簇起到甲烷活化和C-C偶聯的關鍵作用，通過從p-GaN到Co簇的超快光生電荷轉移，能夠大大加速這一過程。此外，GaN載體通過在反應過程中原位生成N-H和O-H物種，進一步協同增強甲烷的活化，并對甲烷起到了至關重要的阻礙過度氧化的作用，因此實現了高選擇性和穩定性。
參考文獻
Zhengwei Ye, Zhuoran Long, Bingxing Zhang, Ishtiaque Ahmed Navid, Jan Paul Menzel, Yifan Shen, Shubham Mondal, Facheng Guo, Theodore B. Norris, Victor S. Batista, Zetian Mi, Photocatalytic Conversion of Methane to Ethane and Propane Using Cobalt-Cluster-Activated GaN Nanowires, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202500158
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202500158
