基于金属氧化物的光催化甲烷转化:原理、进展与挑战（英文）

随着可燃冰和页岩气开采技术的迅速发展,甲烷的储量逐年增加.因此,甲烷不仅被视为一种清洁能源,同时也被认为是一种可用于生产高附加值化工产品的碳原料.然而,由于甲烷分子具有十分稳定的成键结构,所以传统的甲烷转化技术(尤其是甲烷水汽重整反应)通常需要大量的能量输入.针对这一问题,光催化技术可以利用具有高能量的光生载流子来打破甲烷转化的热力学势垒,被认为是在温和条件下实现甲烷转化的一种非常具有前景的途径.在光催化甲烷转化领域,金属氧化物基光催化剂已经得到了广泛的研究,这主要归因于它们的强氧化能力.在本文中,我们首先基于光催化甲烷转化反应的基本原理对金属氧化物在该反应中所具备的优势进行了讨论.随后,我们回顾了近年来金属氧化物基光催化剂在目前各类甲烷转化反应中的研究进展,包括甲烷完全氧化(TOM)、甲烷部分氧化(POM)、甲烷干重整(DRM)、甲烷无氧偶联(NOCM)以及晶格氧辅助的甲烷偶联(LOCM)等几类反应.最后,我们对基于金属氧化物的光催化甲烷转化技术所面临的挑战与机遇进行了展望.