CO?不僅是導致氣候變暖的“元兇”，還能變身清潔能源甲烷！近日，上海交通大學、北京大學和加拿大麥吉爾大學的聯合團隊在《Advanced Science》發表重磅研究，首次將多組分合金與氮化鎵納米線結合，創造出一種高效“光熱耦合催化系統”，在290 ℃下通過外部加熱照射3 W/cm²的白光，將二氧化碳轉化為甲烷的產率提升至199 mmol·g?¹·h?¹，選擇性高達93%！這項技術為碳中和目標提供了新的思路。
No.1 直擊痛點
傳統CO?制甲烷需高溫高壓、依賴貴金屬（如釕、鉑），成本高且易產生副產物。
No.2 創新突破
材料革新：采用鐵鎳鉻錳鈷多組分合金（MCA），無需貴金屬，通過元素協同作用優化催化性能。
光熱雙驅：氮化鎵納米線（GaN NWs）像“太陽能電池+電熱毯”，紫外光發電、可見光/紅外光產熱，高效激活CO?和氫氣。
圖1（a）氮化鎵納米線俯視圖;（b）由硅片支撐的MCA修飾GaN NWs的25°傾斜圖像
卓越性能：連續運行120小時，甲烷產量超2萬倍催化劑自身摩爾量，穩定性極佳。能耗大幅降低，3 W/cm²光照+290 ℃加熱即可驅動反應，比傳統熱催化更環保。
No.3 高效聚光催化系統
設計了基于菲涅爾透鏡的聚光太陽能裝置，將模擬太陽光（44.6 mW/cm²）聚焦至 1521.9 mW/cm²，實現催化劑表面局部高溫（352−417℃），顯著提升CO?轉化率（33.26%）和太陽能利用效率（26%）。
技術原理：陽光和熱量如何“點石成金”？
No.1“捕光者”GaN納米線
吸收全光譜陽光，紫外光激發電子，紅外光轉化為熱能，為反應提供雙重動力。
No.2“活化大師”多組分合金
五種金屬協同調控電子結構，強力吸附CO?和氫氣，降低反應能壘，精準生成甲烷而非副產物。
No.3“終極轉化”
CO?先被吸附為關鍵中間體（如*HCOO），再經多步加氫，最終“變身”為純凈的甲烷。
圖2 MCA上CO?還原的自由能圖
未來應用：讓CO?變廢為寶！
No.1 環保領域
直接捕獲工業廢氣中的CO?，轉化為綠色甲烷燃料，助力碳循環。
No.2 能源轉型
甲烷可作為清潔能源儲存，兼容現有天然氣基礎設施，解決風光發電間歇性問題。
No.3 成本優勢
擺脫貴金屬依賴，材料成本降低，適合大規模推廣。
泊菲萊科技最新推出PLR RVTF-PM微型氣固相催化反應評價裝置為系統研究光熱催化反應提供了平臺。該裝置集成緊湊，桌面式設計，占用空間小，便于實驗室靈活布置。
裝置采用高效導光技術，內置傳光結構，大幅提升光源的輻照效率和催化劑的吸光面積，滿足光熱協同催化下氣固相反應的需求。裝置操作便捷，反應器易拆卸。支持智能物聯，具備遠程操控和流程自動化功能，操作靈活高效。
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文獻信息
M. S. Nasir, Y. Zhao, H. Ye, J. Li, P. Wang, D. Wang, X. Wang, J. Song, Z. Huang, B. Zhou, Unlocking Methane Generation via Photo-Thermal-Coupled CO? Hydrogenation by Integrating FeNiCrMnCo Multicomponent Alloy with GaN Nanowires. Adv. Sci. 2025, 2501298. https://doi.org/10.1002/advs.202501298
