光催化CO₂还原极具吸引人，其可以同时解决全球变暖和太阳能存储两个问题。目前，对于光催化太阳能燃料生产而言，不可逾越的挑战是燃料生产率低（燃料）和低光燃料效率（η）。研究发现，光热催化甲烷还原CO₂生成CO和H₂（CRM，通常称为甲烷干法重整）是非常有吸引力和应用前景，能够同时获得高燃料和高η。

近日，武汉理工大学李远志教授报道了通过简便的方法制备了负载在共掺杂Al₂O₃纳米片上的Ni/Co摩尔比分别为1.86、1.60和0.38的独特的NiCo合金纳米颗粒纳米复合材料。

文章要点

1）在Ni_1.60Co/Co-Al₂O₃催化剂上，仅利用聚焦的紫外-可见-红外（UV-vis-IR）光催化甲烷还原CO₂，即可获得极高的CO（r_CO）和H₂（r_H2）产率(70.53和63.46 mmol min^-1 g^-1)和光油转换效率（η，29.7%）。Ni_1.60Co/Co-Al₂O₃在λ>560nm vis-IR照射下表现出较高的r_CO值和r_H2值（50.99和39.72 mmol min^-1g^-1）和高η值（26.3%）。

2）高的光热催化活性来源于光驱动的热催化CRM。由于在照明时明显降低了表观活化能，研究人员发现了一种新型的光活化作用，可显著促进光驱动的热催化CRM。

3）研究发现，NiCo/Co-A_l2O₃样品中Ni/Co摩尔比对光热催化耐久性有重要影响。Ni/Co摩尔比较高的Ni_1.60Co/Co-Al₂O₃和Ni_1.86Co/Co-Al₂O₃样品显示出优异的光热催化耐久性，而Ni / Co摩尔比较低的Ni_0.38Co/Co-Al₂O₃样品的耐用性比较差。这是由于Ni_1.60Co/Co-Al₂O₃和Ni_1.86Co/Co-Al₂O₃上的碳沉积速率比单一金属的沉积速率明显降低所致。

Shaowen Wu, et al, Formation of NiCo Alloy Nanoparticles on Co Doped Al₂O₃ Leads to High Fuel Production Rate, Large Light-to-Fuel Efficiency, and Excellent Durability for Photothermocatalytic CO₂ Reduction, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002602

https://doi.org/10.1002/aenm.202002602