热助光催化CO2还原研究进展与展望

赵江婷，熊 卓，赵永椿，张军营

(华中科技大学 能源与动力工程学院 煤燃烧国家重点实验室，湖北 武汉 430074)

0 引 言

随着社会工业化程度和人类生活水平的显著提升，能源消费在过去几十年迅速增长。一次能源中化石燃料约占85%，化石燃料的过量燃烧伴随着CO2、CH4、N2O和臭氧的大量排放，1958—2019年，大气CO2浓度从315×10-6增至414.7×10-6，是造成温室效应的主要原因[1-6]。

在控制CO2排放策略中，将CO2还原合成可再生燃料是具有发展前景的研究方向[7]。根据能量输入，CO2还原可分为热催化反应、电催化反应和光催化反应，其中电催化的反应势垒高、反应动力学缓慢，光催化对太阳能利用有限，导致光、电催化CO2还原度的转化率低，热催化存在能量成本高、产品选择性不易调控等问题[8]。近年来，学者尝试在CO2还原反应中同时引入光和热，并发现太阳能和热能的耦合可有效调节CO2还原的活性和选择性，为充分利用太阳能开辟了新途径[9-14]。目前已有大量关于光催化或热催化还原CO2的文献，但对光热催化还原CO2的关注不多。Ozin等[15]进行关于光热催化还原CO2的总结，讨论了具有光热效应的等离子体金属催化剂在CO2还原中的反应机理，以及催化剂的结构效应对光热催化的影响。Ye等[16]依据不同还原反应产物，总结了不同CO2还原反应类型中光能与热能的协同作用。在光热催化中，热助光催化CO2还原的研究近年来取得进展，在光催化反应中引入热能，可提高反应活性和产物选择性，且反应条件相对温和，但缺乏系统全面的总结。……