太阳光驱动二氧化碳转甲烷的“双活性位点”催化新策略

近日，农业农村部成都沼气科学研究所畜禽粪污能源化利用与污染控制创新团队报道了在一种利用太阳光驱动二氧化碳转甲烷的催化剂设计新思路。相关研究成果发表在《纳米（ACS Nano）》上。

沼气主要由甲烷（约60%）和二氧化碳（约40%）组成，传统分离提纯方法存在能耗高、碳排放大等问题。将二氧化碳转化为甲烷可实现“固碳减排”和“提纯增量”的双重功效而备受关注。目前工艺仍依赖高温和高压等条件，导致成本居高不下。

该研究提出一种纳米半导体晶面介导的“嵌入式双活性催化位点”新策略，利用纳米半导体的特定晶面，协同活性金属中心，构建高效稳定的反应活性中心。对比目前的氧化铈晶面催化剂，在太阳光谱下可实现二氧化碳转化速率提升4倍以上，产物甲烷的选择性达100%。该成果不仅为助力碳中和、开发二氧化碳高值转化提供理论基础，还为农业废弃物能源化利用技术提供新思路。

该研究得到国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程、中国农业科学院重大科技任务等项目的支持。（通讯员 周丹丹）

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c12967