利用太阳能进行光催化是将二氧化碳温室气体转化为有价值的化合物一种重要的策略，其主要过程是CO2的光催化加氢。但是，迄今为止，其其光催化效率仍然比较低。近日，西安大略大学Ying Zheng和密歇根理工大学胡云行等人首先合成了Ru/TiO2光催化剂，然后通过引入热能以增加光催化的驱动力，从而实现在固定床反应器中，有超过1 wt％的Ru/TiO2催化剂能够有效地热光催化还原CO2。即使在150 ℃的低温和1个大气压下，通过弱日光照射下也可以实现CH4的高产率（1.72 mmolgcat-1h-1），而没有光照射的时候，则没有检测到CH4。此产率比之前大多数研究结果高出两个数量级，同时，是在强日光照射下最近报告的最大值的两倍。此外，当温度达到300 ℃的时候，CH4的产率增加到69.49 mmolgcat-1h-1，该产率是不进行光照射时的3倍。
文章要点：
1）研究人员首先将TiO2粉末在超声波RuCl3的水溶液中浸渍，然后在200 ℃下，H2氛围中煅烧和还原，制备了1 wt％的Ru/TiO2催化剂。XRD物相结果表明，Ru引入TiO2中不会产生新的物相。HRTEM以及元素图谱结果表明，Ru/TiO2催化剂是由高分散的Ru颗粒和直径约为25 nm的TiO2颗粒组成。
2）研究人员在各种温度下以及光照条件下评估了Ru/TiO2 催化剂的CO2的光催化加氢。结果表明，热能和光能在催化生产甲烷的过程中均起着重要作用，即它是一个热光催化过程。热光催化过程中甲烷的产率随温度的升高而增加，同时，光可以显著提高CO2转化率。
简而言之，这项工作为使用太阳能转化二氧化碳打开了新的大门。
Wang, Chunling, et al, Thermo-photo catalytic CO2 hydrogenation over Ru/TiO2, J. Mater. Chem. A, 2020
DOI: 10.1039/C9TA13275A
http://dx.doi.org/10.1039/C9TA13275A
