co₂不仅是导致气候变暖的“元凶”，还能变身清洁能源甲烷！近日，上海交通大学、北京大学和加拿大麦吉尔大学的联合团队在《advanced science》发表重磅研究，首次将多组分合金与氮化镓纳米线结合，创造出一种高效“光热耦合催化系统”，在290 ℃下通过外部加热照射3 w/cm²的白光，将二氧化碳转化为甲烷的产率提升至199 mmol·g⁻¹·h⁻¹，选择性高达93%！这项技术为碳中和目标提供了新的思路。
no.1 直击痛点
传统co₂制甲烷需高温高压、依赖贵金属（如钌、铂），成本高且易产生副产物。
no.2 创新突破
材料革新：采用铁镍铬锰钴多组分合金（mca），无需贵金属，通过元素协同作用优化催化性能。
光热双驱：氮化镓纳米线（gan nws）像“太阳能电池 电热毯”，紫外光发电、可见光/红外光产热，高效激活co₂和氢气。
图1（a）氮化镓纳米线俯视图;（b）由硅片支撑的mca修饰gan nws的25°倾斜图像
卓越性能：连续运行120小时，甲烷产量超2万倍催化剂自身摩尔量，稳定性极佳。能耗大幅降低，3 w/cm²光照 290 ℃加热即可驱动反应，比传统热催化更环保。
no.3 高效聚光催化系统
设计了基于菲涅尔透镜的聚光太阳能装置，将模拟太阳光（44.6 mw/cm²）聚焦至 1521.9 mw/cm²，实现催化剂表面局部高温（352−417℃），显著提升co₂转化率（33.26%）和太阳能利用效率（26%）。
技术原理：阳光和热量如何“点石成金”？
no.1“捕光者”gan纳米线
吸收全光谱阳光，紫外光激发电子，红外光转化为热能，为反应提供双重动力。
no.2“活化大师”多组分合金
五种金属协同调控电子结构，强力吸附co₂和氢气，降低反应能垒，精准生成甲烷而非副产物。
no.3“终极转化”
co₂先被吸附为关键中间体（如*hcoo），再经多步加氢，最终“变身”为纯净的甲烷。
图2 mca上co₂还原的自由能图
未来应用：让co₂变废为宝！
no.1 环保领域
直接捕获工业废气中的co₂，转化为绿色甲烷燃料，助力碳循环。
no.2 能源转型
甲烷可作为清洁能源储存，兼容现有天然气基础设施，解决风光发电间歇性问题。
no.3 成本优势
摆脱贵金属依赖，材料成本降低，适合大规模推广。
泊菲莱科技最新推出plr rvtf-pm微型气固相催化反应评价装置为系统研究光热催化反应提供了平台。该装置集成紧凑，桌面式设计，占用空间小，便于实验室灵活布置。
装置采用高效导光技术，内置传光结构，大幅提升光源的辐照效率和催化剂的吸光面积，满足光热协同催化下气固相反应的需求。装置操作便捷，反应器易拆卸。支持智能物联，具备远程操控和流程自动化功能，操作灵活高效。
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文献信息
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 co₂ hydrogenation by integrating fenicrmnco multicomponent alloy with gan nanowires. adv. sci. 2025, 2501298. https://doi.org/10.1002/advs.202501298
