然而,甲烷干重整反应最大的挑战是需要在高温下进行(>700℃),高温过程往往会引起积碳和活性组分的烧结;另外,甲烷干重整反应过程中与积碳消除相关联的氧迁移动力学过程还没有系统的研究。
太阳能驱动的甲烷干重整反应可以实现低能耗以及零积碳。近日,北京大学徐东升教授团队发展了一种“All-in-One”具有光-热和光-电过程的高活性和抗积碳的甲烷干重整光催化剂,Rh/CexWO3。作者发现Rh/CexWO3光催化剂在光照条件下,可以发生Ce与W之间的电荷转移(金属-金属间电荷转移,MMCT),实现氧化还原循环,提高甲烷干重整反应活性。另外,快速的氧迁移过程可以帮助积碳的消除以及降低反应的启动温度。
在无外加热源的条件下,Rh/CexWO3光催化剂展现出优异的甲烷干重整反应活性。光诱导的甲烷干重整反应活性超过了热力学理论平衡极限。通过反应活化能的计算,光照条件下的反应活化能要低于热催化过程,表明了在光诱导的情况下其反应路径发生了变化。此外,在温和的条件下,Rh/CexWO3光催化剂体系的太阳能到化学能效率(Light to chemical energy efficiency, LTCEE)可以达到4.65%。


Yuying Yang, Dr. Zhigang Chai, Xuetao Qin, Dr. Zhenzhen Zhang, Aidaer Muhetaer, Cong Wang, Dr. Hanlin Huang, Chaoran Yang, Prof. Dr. Ding Ma, Prof. Dr. Qi Li, Prof. Dr. Dongsheng Xu
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202200567







