在通过二氧化碳（CO₂）转化获得的不同产品中，甲烷（CH₄）引起了人们极大的关注。甲烷化是将CO₂和H₂转化为CH₄和H₂O的反应，工业上用于Ni基催化剂上的合成气净化。光热催化是将光化学和热化学过程相结合，在光照下，金属纳米颗粒中局域表面等离激元共振（LSPR）的衰变产生的热载流子可通过局部加热来耗散能量，从而提高催化剂温度。这种光热效应已被用于驱动不同的催化过程，并为CO₂等不同原料的分布式增值化带来了巨大的希望。

在CO₂甲烷化反应中，贵金属纳米粒子（NPs），特别是Pd和Ru基NPs已经得到了广泛的研究。此外，与更传统的多相催化剂一样，也研究了使用更丰富的过渡金属，如Ni、Co和Fe等。然而，金属NPs的性质并不是决定催化性能的唯一因素。事实上，载体的热和光学性质，也起着非常重要的作用。

近日，阿卜杜拉国王科技大学Jorge Gascon，Luis Garzón-Tova报道了合成了一种具有高活性和高稳定性的金属有机骨架（MOF）衍生的Ni基催化剂（Ni-MOF-74），用于CO₂光热还原为CH₄。

文章要点

1）对MOF-74(Ni)的可控热解，可以调节含碳物种的性质，从而调节其光热性能。

2）实验结果显示，在优化条件下制备的催化剂在紫外-可见-红外辐射下的甲烷产率为488 mmol g^-1 h^-1。在连续10个反应循环或连续流动构型下超过12 h后未观察到颗粒聚集或显著的活性损失。

3）作为概念验证，研究人员在环境太阳照射下进行了户外实验，展示了开发的催化剂仅使用太阳能即可实现CO₂甲烷化的巨大潜力。

参考文献

Il Son Khan, et al, An Efficient Metal-Organic Framework-Derived Nickel Catalyst for the Light Driven Methanation of CO₂, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202111854

https://doi.org/10.1002/anie.202111854