Highly Selective Photocatalytic Synthesis of Acetic Acid at 0–25 °C

光催化 醋酸 化学 环境化学 有机化学 催化作用
作者
Xupeng Zong,Yi‐Chun Chu,Yu Tang,Yuting Li,Xin‐Ping Wu,Zaicheng Sun,Franklin Tao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (42): e202404598-e202404598 被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.202404598
摘要

Abstract Acetic acid (AA), a vital compound in chemical production and materials manufacturing, is conventionally synthesized by starting with coal or methane through multiple steps including high‐temperature transformations. Here we present a new synthesis of AA from ethane through photocatalytic selective oxidation of ethane by H 2 O 2 at 0–25 °C. The catalyst designed for this process comprises g‐C 3 N 4 with anchored Pd 1 single‐atom sites. In situ studies and computational simulation suggest the immobilized Pd 1 atom becomes positively charged under photocatalytic condition. Under photoirradiation, the holes on the Pd 1 single‐atom of OH−Pd 1 /g‐C 3 N 4 serves as a catalytic site for activating a C−H instead of C−C of C 2 H 6 with a low activation barrier of 0.14 eV, through a concerted mechanism. Remarkably, the selectivity for synthesizing AA reaches 98.7 %, achieved under atmospheric pressure of ethane at 0 °C. By integrating photocatalysis with thermal catalysis, we introduce a highly selective, environmentally friendly, energy‐efficient synthetic route for AA, starting from ethane, presenting a promising alternative for AA synthesis. This integration of photocatalysis in low‐temperature oxidation demonstrates a new route of selective oxidation of light alkanes.
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