CH₄直接转化为高附加值多碳（C₂₊）化合物是合成燃料和化学品的一种极具前景的方法。其中，CH₄光催化氧化偶联（POCM）在常温常压下产生C₂₊化合物，不受热力学限制，被视为一种具有广阔应用前景的CH₄转化技术。然而， 在POCM过程中如何克服C–H解离的动能势垒以提升乙烷产率仍极富挑战性。

近日，浙江大学的刘越教授、吴忠标教授、昆士兰大学的王连洲教授以及四川大学的岑望来副研究员合作，以Au₁Ag单原子合金负载的ZnO为研究对象，通过Au和Ag的协同策略在水和氧气共存条件下有效地促进了光催化甲烷氧化偶联制乙烷的反应过程。

在CH₄/Air=49.5:0.5和20%相对湿度条件下，Au₁Ag单原子合金负载的ZnO样品展现出优异的C₂H₆产率（14.0 mmol g⁻¹ h⁻¹）和选择性（79%）。乙烷表观量子产率（在350 nm下为14.6%）是目前最佳光催化系统的两倍以上。

通过表征和DFT计算表明，Au₁Ag单原子合金中原子分散的Au有效地促进了O₂和H₂O的离解生成*OOH，促进了CH₄在光生O-物种上C–H活化形成*CH₃。缺电子的Au单原子作为桥梁，促进了电子供体*CH₃从ZnO迁移到Au₁Ag单原子合金上。最后，*CH₃偶联在Au₁Ag单原子合金的Ag原子上有效发生。

在POCM过程中，Au₁Ag单原子合金可以利用双金属活性位点的协同作用，有效降低甲烷C-H活化能垒，同时又促进解离中间产物*CH₃的迁移和偶联。这种双金属协同策略为低碳有机物的光催化高效转化提供了一种新的思路。