通过光热催化将CO₂转化为增值产品已经成为一种越来越受欢迎的途径，以帮助缓解持续使用化石燃料所引发的能源和环境危机，因为它可以将光整合到成熟的热催化过程中。然而，问题仍然在于，是否可以通过在主要来自化石能源的电力驱动的设施中进行光热催化反应来实现负的CO₂排放。

有鉴于此，加拿大多伦多大学Geoffrey A. Ozin、浙江大学杨德仁院士和孙威等人，提出了通用方程，来描述在间歇式和流动式反应器中运行热催化和光热反向水煤气变换（RWGS）和Sabatier工艺过程中产生的净CO₂排放。

本文要点

1）使用反向水煤气变换（RWGS）和Sabatier反应作为模型来讨论此问题，以讨论光热催化在净CO₂减排中的前景。在此基础上，提出了在间歇式和流动式反应器中热和光热催化过程中净二氧化碳减排量的计算公式。

2）考虑到光实际上需要耦合到热系统中，而在热系统中催化剂必须被均匀地照亮，可以设想实现一个类似于农业温室的小型非生物植物的组装，其中一组生物植物通过灯或阳光来完成光合作用。

3）该方案中的关键工艺参数包括每千瓦时电能的CO2排放量，每摩尔H₂的CO₂排放量，CO2的转化率以及为系统供电的电力等，所有这些参数都应理解它们与净CO₂减排量的关系。在这些计算的基础上，提出了通过光热催化实现负CO₂排放的可能途径。

总之，该工作为光热催化系统中的二氧化碳减排的未来发展提供有益的指导。

参考文献：

Shenghua Wang et al. CO₂ Footprint of Thermal Versus Photothermal CO₂ Catalysis. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202007025

https://doi.org/10.1002/smll.202007025