Directe fotokatalytische koppeling van methanol aan ethyleenglycol (EG) is zeer aantrekkelijk. De eerste metaaloxide fotokatalysator, een op tantaal gebaseerde halfgeleider, wordt gerapporteerd voor preferentiële activering van C-H-bindingen in methanol om hydroxymethylradicaal te vormen (* CH ₂ OH) en daaropvolgende C-C koppeling aan EG. Het met stikstof gedoteerde tantaaloxide (N-Ta ₂ O ₅ ) fotokatalysator is een milieuvriendelijke en zeer stabiele kandidaat voor fotokatalytische koppeling van methanol aan EG.

De fotochemie van de toekomst zal de menselijke industrie ondersteunen zonder rook, en een betere beschaving inluiden die gebaseerd is op het gebruik van zonne-energie in plaats van fossiele energie. Fotochemie is gebruikt bij het beheersen van veel reactieprocessen, vooral voor de uitdagende reacties die selectieve CH-activering en CC-koppeling in chemische synthese bevatten. Het is van groot belang dat een 'droomkatalytische reactie' van directe koppeling van methanol aan ethyleenglycol (2CH ₃ OH-HOCH ₂ CH ₂ OH + H ₂ , aangeduid als MTEG) zou kunnen worden bereikt door de door zonne-energie aangedreven C-H-activering en CC-koppelingsprocessen, en deze MTEG-reactie is nog niet bereikt door middel van thermokatalyse.

Ethyleenglycol (EG) is een belangrijk monomeer voor de vervaardiging van polymeren (bijv. poly(ethyleentereftalaat), HUISDIER), en kan ook worden gebruikt als antivries- en brandstofadditief. De jaarlijkse productie van EG is meer dan 25 miljoen ton, die voornamelijk industrieel wordt geproduceerd uit van aardolie afgeleid ethyleen. Methanol is een schone platformchemicalie, die niet alleen traditioneel kan worden geproduceerd uit aardgas en steenkool, maar is ook direct gesynthetiseerd uit biomassa en CO ₂ . Dus, de door zonne-energie aangedreven MTEG-route biedt een alternatief proces voor duurzame synthese van EG en H ₂ van methanol direct met geweldige attracties.

Hoewel directe fotokatalytische koppeling van methanol aan EG zeer aantrekkelijk is, de gerapporteerde fotokatalysatoren voor deze reactie zijn allemaal metaalsulfidehalfgeleiders, die kunnen lijden aan fotocorrosie en een lage stabiliteit hebben. Dus, de ontwikkeling van niet-sulfide fotokatalysatoren voor efficiënte fotokatalytische koppeling van methanol aan EG en H2 met hoge stabiliteit is urgent maar uiterst uitdagend.

Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Ye Wang van de Xiamen University en Yanshan University, China meldde de eerste metaaloxide-fotokatalysator, op tantaal gebaseerde halfgeleider, voor preferentiële activering van C-H-binding in methanol om hydroxymethylradicaal te vormen (* CH ₂ OH) en daaropvolgende C-C koppeling aan EG. In vergelijking met andere metaaloxide-fotokatalysatoren, zoals TNO ₂ , ZnO, NEE ₃ , Nb ₂ O ₅ , tantaaloxide (Ta ₂ O ₅ ) is uniek omdat het de selectieve fotokatalytische koppeling van methanol aan EG kan realiseren. Het co-katalysatorvrije met stikstof gedoteerde tantaaloxide (2% N-Ta ₂ O ₅ ) vertoont een EG-vormingssnelheid van wel 4,0 mmol/g/h, ongeveer 9 keer hoger dan die van Ta ₂ O ₅ , met een selectiviteit hoger dan 70%. Het hoge ladingsscheidingsvermogen van met stikstof gedoteerd tantaaloxide speelt een sleutelrol in zijn hoge activiteit voor de productie van EG. Deze katalysator vertoont ook een uitstekende stabiliteit langer dan 160 uur, wat niet is bereikt ten opzichte van de gerapporteerde metaalsulfide-fotokatalysatoren. Op tantaal gebaseerde fotokatalysator is een milieuvriendelijke en zeer stabiele kandidaat voor fotokatalytische koppeling van methanol aan EG. De resultaten zijn gepubliceerd in Chinees tijdschrift voor katalyse .