光驱动碳中和研究团队在光热绿色合成气生产领域取得重要进展

近期，我院光驱动碳中和研究团队在光热绿色合成气生产领域取得突破性进展，相关工作“Ambient sunlight driven photothermal green syngas production at 100m³scaleby the dynamic structural reconstruction of iron oxides with 38.7% efficiency”以河北大学为第一单位发表在《Advanced Functional Materials》（IF=18.5, 2024）。李亚光博士、叶金花教授、广东科学院张志波教授为共同通讯作者，博士研究生吴琦璇、王亚川，硕士研究生王家林，河北农业大学袁大超博士为论文共同第一作者。

自然太阳光驱动的光热逆水煤气变换反应（RWGS）生产绿色合成气是实现碳中和的重要反应之一，但缺乏能够在低温环境下工作的高效、廉价催化剂。在这项研究中，李亚光、叶金花课题组发现银钾颗粒修饰的廉价氧化铁催化剂在300 °C下的RWGS CO产率达到1089 mmol g^-1h^-1，CO选择性达到100%，能够与报道的高活性铂基催化剂相媲美。原位表征和理论模拟表明，银钾纳米粒子能够活化H₂，将Fe₃O₄还原为金属铁，金属铁能够在低温下与CO₂反应形成CO和Fe₃O₄，从而实现低温RWGS。该催化剂能实现廉价量产，与自制光热装置耦合，实现了标准太阳光驱动的光热RWGS，其CO产率为1925 mmol g^-1h^-1，光能-焓变能转换效率为38.7%。此外，规模化的室外示范每天可产生100.6立方米的绿色合成气，显示出应用潜力。这项工作为设计廉价、高效CO₂加氢催化剂提供了一条新的道路，并显示了光热绿色合成气生产的可应用性。

该研究工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北省教育厅、河北大学自然科学跨学科研究计划资助项目、河北大学高级人才孵化计划、河北大学、河北农业大学科研基金以及河北大学物理科学与技术学院公共测试中心的大力支持。

文献链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202412562