界面结构工程助力 Ni-CeO2纳米复合材料高效光热催化 CO2加氢：开启能源与环境新征程

为解决构建高效光热催化剂的难题，研究人员开展了关于 Ni-CeO2复合催化剂的研究。通过设计不同界面特征的催化剂，发现晶格匹配的 Ni/CeO2在 250°C、常压和光照下，CO2转化率达 89.4%，CH4生成速率为 477.3 mmol gcat?1 h?1，这为光热催化剂设计提供新思路。

　　在催化领域，将二氧化碳（CO₂）利用可再生能源产生的绿色氢气转化为高价值化学品，对缓解全球能源与气候危机意义重大。负载有局域表面等离子体共振（LSPR）效应金属纳米颗粒的半导体催化剂，能借助光热协同激活 CO₂分子，提升 CO₂加氢效率。然而，通过修饰金属 - 载体界面构建更高效光热催化剂颇具挑战。本研究中，采用界面晶格匹配策略制备的 Ni/CeO₂纳米棒催化剂，在 CO₂加氢反应中展现出优异的光热催化性能。研究人员设计了一系列具有不同界面特征的 Ni/CeO₂复合催化剂，深入探究镍 - 氧化铈（CeO₂）界面在增强光热 CO₂加氢中的作用。其中，经晶格匹配形成明确镍 - 氧化铈界面的催化剂，在 250°C、常压和 200 - 1100nm 光照（2740 mW cm^?2）下，甲烷（CH₄）生成速率高达 477.3 mmol g_cat^?1 h^?1（选择性 99.7%，CO₂转化率 89.4%）。这一出色表现得益于独特的金属 - 载体相互作用和界面处高效的电荷转移。相比之下，缺乏晶格匹配界面或镍纳米颗粒被包裹的催化剂，因电荷转移受阻、活性位点可及性受限，催化活性较差。这些发现突出了界面工程在优化光热 CO₂加氢催化剂方面的重要性。