高熵钙钛矿异质结光催化剂

甲烷选择性 93.47%

界面Cu⁰电子高速通道显著降低CH₄生成能垒，无牺牲剂下实现高效CO₂甲烷化。

79533439 · 张少博 · Jing, Niu · 方莉 · Guo, Yanxia · 马志斌 · Fangqin, Cheng

Journal of Cleaner Production 2026

具体参数

CH₄ 产率

{'zh': '36.60', 'en': '36.60'} μmol g⁻¹ h⁻¹

CH₄ 选择性

{'zh': '93.47', 'en': '93.47'} %

技术优势

主产物只有甲烷

DFT 计算表明生成 CH₄ 的吉布斯自由能路径显著低于生成 CO，反应更倾向走甲烷路径，而不是脱附成 CO。

不需牺牲剂

反应在模拟太阳光下直接进行，不需要添加任何电子牺牲剂，系统更接近真实应用场景。

界面电荷分离快

KPFM 证实存在内建电场和 S 型电荷转移路径，增强了界面电荷转移，促进光生电子-空穴对分离。

CO₂ 活化更容易

高熵钙钛矿的晶格畸变产生大量氧空位，促进 CO₂ 的吸附和活化，为后续加氢提供活性位点。

应用场景

• 光催化CO₂还原：把 CO₂ 定向转化为 CH₄，选择性 93.47%，替代传统低选择性光催化剂。
• 甲烷化催化剂：无需牺牲剂即实现高效甲烷化，简化反应体系，降低操作成本。
• 高熵氧化物催化：高熵钙钛矿晶格畸变产生丰富氧空位，促进 CO₂ 吸附活化，提升催化性能。
• 人工光合成燃料：模拟太阳光下将 CO₂ 还原为 CH₄，为人工光合成的燃料生产提供路径。