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在傳統釜式反應器中，氣泡的大小不一且隨機分布，導致氣液接觸比表面積難以量化；同時，隨著反應體積放大，光照在反應液深處的衰減（Beer-Lambert定律限制）使得反應速率急劇下降。這種“黑箱”狀態往往導致反應速率低、副產物多，且難以線性放大。

近年來，光熱催化（photothermal catalysis）在 CO? 轉化、甲烷重整、氣相污染物治理等方向快速升溫：通過寬譜光吸收將光能轉化為熱能，在催化劑附近構建高溫反應微環境，被視為連接“太陽能-熱催化”的重要路徑之一。目前相當多實驗仍采用“電爐+光源”的組合：即在傳統電加熱爐中放置催化劑，同時從外部照射光源以提供光子。這種做法雖然方便控制溫度，但光效應與熱效應相互疊加，難以明確區分光照引發的反應貢獻。這種科學問題拆解不清的狀況阻礙了對反應機理的深入理解。例如，光照到底是通過提高溫度（熱效應）促

在追求碳中和的能源轉型浪潮中，太陽能驅動的水分解制氫技術，一直被寄予厚望。然而，一個不容忽視的現實是：絕大多數光催化研究仍停留在實驗室階段。在模擬光源、恒溫環境和純凈體系下表現卓越的催化材料，一旦置于真實太陽光下，往往面臨性能急劇衰減的窘境—光譜波動、強度變化、溫度周期及復雜環境因素，共同構成了從實驗室走向實際應用的“第一道鴻溝”。

武漢紡織大學陳嶸課題組近期發表的研究報道了一種雙金屬Pt-Rh/TiO?光催化劑，在室溫（25 ℃）常壓條件下成功將有毒的一氧化碳（CO）與H?O高效轉化為乙烯（C?H?）。該研究通過精準調控Pt與Rh的原子比例（最優為2:8），實現了C?H?產率高達362.94 μmol·g?1，選擇性達45%，并在連續26小時光照下保持穩定性能。結合原位表征與DFT計算，揭示了Pt-Rh合金中Rh位點作為CO還原的主要活性中心，促進電子積累與不對稱C-C耦合，顯著降低反應能壘，為溫和條件下CO資源化利用提供了新策略。

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。

華南理工大學葉代啟教授團隊在《ACS Catalysis》上發表了一篇有關光熱催化CO?逆水煤氣轉化（RWGS）反應的重大成果的文章。該研究設計了一種基于聚光太陽能系統的光熱催化裝置，用于高效驅動CO?逆水煤氣變換（RWGS）反應，將CO?轉化為CO燃料。研究團隊開發了一種新型Ni?C?In（Ni/C?In?O?）催化劑，通過碳摻雜和鎳團簇修飾，實現了在模擬太陽光（1521.9 mW/cm2）和自然陽光下的高活性與穩定性。實驗結果表明，該催化劑在無外部加熱條件下（僅依靠光致熱），CO選擇性達100%，CO

在全球努力將氣溫上升控制在1.5℃以內的大背景下，實現溫室氣體凈零排放成為各國的重要目標。目前，化石燃料的開采、提煉、運輸和燃燒所產生的溫室氣體排放占全球總量的70%以上，因此，向低碳能源轉型迫在眉睫。氫氣作為一種極具潛力的零排放能源載體，在難以電氣化的行業，如重工業、寒冷地區的空間供暖和重型運輸等領域，發揮著關鍵作用。

在全球應對氣候變化、推動能源轉型的背景下，清潔能源的開發尤為緊迫。氫氣作為零碳能源載體，廣泛應用于氫燃料電池汽車和儲能系統。然而，目前僅有5%的氫氣通過綠色電解工藝制取，超過 90% 的氫氣依賴天然氣/沼氣重整，這一過程帶來了大量的二氧化碳排放，嚴重阻礙了能源的綠色轉型進程。

傳統化學反應主要是通過加熱的方式活化反應物，為反應體系提供跨越熱力學能壘的能量，促使反應物向產物的轉化。在熱催化體系中，反應物分子在催化劑表面吸附活化，改變化學反應路徑、從而降低反應活化能使反應容易進行。而光催化則是利用光子的能量來催化反應，反應機理和路徑與熱催化截然不同，反應條件溫和，易操作。

光催化技術經過50多年的發展，取得了顯著的進步，并已廣泛應用于多個領域，包括光催化產氫、光催化CO?還原、光催化污染物降解等。然而，光催化反應中光生電子（e?）和空穴（h?）的快速復合問題，導致整體反應效率較低，使得光催化技術的產業化進程面臨諸多挑戰。為了解決這一問題，研究人員開始探索多場協同光催化技術，以提高光催化反應的效率和選擇性。

清華大學唐軍旺院士團隊聯合中國科學技術大學黃偉新教授團隊、英國卡迪夫大學C. Richard A. Catlow院士團隊和香港大學郭正曉教授團隊，首次地提出分子內結 (intramolecular junction) 概念，并證實具有分子內結效應的CTF-1材料可以促進光生電子-空穴對在空間上快速分離，光生空穴富集的位點有利于甲烷分子的活化，而活化后的甲基物種遷移至光生電子富集的區域，進而在空間上分離甲烷活化，甲基的偶聯和氧氣的還原，抑制了甲基的過度氧化，提升C-C偶聯產物的選擇性。

光電轉化效率（IPCE，Incident Photon-to-Current Efficiency）是光電催化和光伏研究中的關鍵表征參數，用于評估材料在不同波長光照下將入射光子轉化為光電流的能力，其測量反映了材料的光電轉換效率和波長依賴性。