大气气氛中CO₂浓度的持续提高是目前导致全球变暖现象的主要原因，尽管巴黎议定书提出通过降低CO₂排放缓解全球气温提高现象，但是目前CO₂排放量仍在持续增加。而且2019年的CO₂排放量创造了33 Gt的新记录，这个数值甚至比2040年的预期目标更高。为了缓解化石燃料燃烧导致的CO₂排放问题，碳捕获和存储技术CCS（Carbon capture and storage）受到广泛关注，但是存储CO₂技术面临的泄露问题导致CCS技术难以广泛应用。

因此将CO₂转化为高附加值碳基材料或者碳基化学品是缓解CO₂排放的有效解决方案。其中，逆水汽变换反应是能够有效进行CO₂还原的方法，在逆水汽变换反应中，主要通过两步催化循环（chemical looping）过程实现。由于氧化物在H₂气氛中容易发生还原，稳定性更高的钙钛矿材料能够更对于该过程更加合适，而且人们发现双钙钛矿（A₂BB′O₆）比单钙钛矿（ABO₃）材料更加合适。

有鉴于此，韩国科学技术院（KAIST）Jae W. Lee等报道研究La₂NiFeO₆钙钛矿催化剂中在低温水汽变换化学催化循环方法进行CO₂还原为CO反应中，Ni-Fe二元催化位点的协同催化反应作用，通过实验、DFT计算模拟结合，发现Ni位点促进形成界面氧空穴，同时通过氢气吸附，改善晶格氧移动，因此通过Ni的修饰改善低温条件催化剂的还原性。Fe位点阻碍了CO₂分子以较强的吸附作用吸附在La位点，因此改善CO₂切断化学键直接还原为CO，因此当提高催化剂的Fe含量，CO₂还原的转化率提高。

本文要点：

（1）

通过H₂程序升温还原、离子导电性测试、STEM显微镜表征等，对钙钛矿在H₂气氛中的还原性进行研究；通过原位XRD、CO₂程序升温氧化脱附测试，对钙钛矿与CO₂分子之间的相互作用进行研究；通过相关实验和DFT计算模拟，发现Ni、Fe双金属起到协同作用改善CO₂加氢还原反应活性。

（2）

通过Ni-Fe二元位点协同作用，La₂NiFeO₆催化剂实现了较高的还原性、CO₂分解催化活性，在700 ℃进行CO₂氢化还原的CO平均产率达到2.14 mmol/g_cat，CO最高产量达到1.69 mmol/g_cat min，这个效率分别是LaNiO₃或者LaFeO₃钙钛矿催化活性的4.7倍和10倍。

参考文献

Hyun Suk Lim, Yikyeom Kim, Dohyung Kang, Minbeom Lee, Ayeong Jo, and Jae W. Lee*, Fundamental Aspects of Enhancing Low-Temperature CO₂ Splitting to CO on a Double La₂NiFeO₆ Perovskite, ACS Catal. 2021, 11, 12220–12231

DOI: 10.1021/acscatal.1c03398

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c03398