甲烷（CH₄）干法重整技术（DRM）为CH₄和CO₂两种温室气体转化为合成气提供了一条有效途径。

近日，北京大学徐东升教授开发了一种用于高活性和抗焦的DRM反应的光热和光电催化一体化工艺。这是由一项从紫外光到可见光的光诱导金属到金属电荷转移（MMCT）的观察得到的启发。

文章要点

1）MMCT过程经常发生在通过桥联配体连接的两个金属中心之间。例如，MMCT过程存在于用于CO₂还原的氧桥联双核ZrOCoII光催化剂中或用于CO氧化的基于Cu-[O]-Ce桥的Cu–CeO₂催化剂中。

2）研究发现，通过设计一种Rh/CexWO3光催化剂，可以触发MMCT效应，从而在Ce原子和W原子之间发生一个重要的氧化还原循环。这大大提高了氧从晶格氧到氧空位的迁移率，这对于DRM反应至关重要。

3）在1.8 W cm^-2 Xe光照射下，Rh/CexWO₃光催化剂的析氢速率和CO析出速率分别达到88.5 mmol g_Rh^-1 h^-1和152.3 mmol g_Rh^-1 h^-1。值得注意的是，在中等光强(2.85 W cm^-2)下，光-化学能量效率(LTCEE)达到了4.65%，而在相同的光强下，能量效率接近于0%。

4）机理研究表明，CexWO₃表面对CO₂的强吸附、氧的高迁移率以及Ce向W物种的电子转移是其高性能的主要原因。

参考文献

Yuying Yang, et al, Light-Induced Redox Looping of a Rhodium/Ce_xWO₃ Photocatalyst for Highly Active and Robust Dry Reforming of Methane, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202200567

https://doi.org/10.1002/anie.202200567