上海交通大学开发的一种新型光催化剂提供了一种利用太阳能将温室气体转化为化学品的绿色高效方法，标志着可持续化学品生产取得了重大进展。这种新型光催化剂名为 Rh/InGaN1-xOx，是一种纳米结构，由锚定在硅基底上生长的氧修饰氮化铟镓纳米线上的铑纳米颗粒组成。
在太阳光的集中照射下，这种复合材料在甲烷与二氧化碳的干转化（DRM）过程中表现出卓越的性能，合成气进化率达到 180.9 mmol gcat-1 h-1，选择性达到 96.3%。与传统催化系统相比，这是一项重大改进，因为传统催化系统通常需要高能量输入，而且会迅速失活。
"我们的工作代表着在应对温室气体排放和可持续能源生产双重挑战方面迈出的重要一步，"上海交通大学首席研究员周宝文教授说。"通过利用太阳能和合理设计的纳米结构，我们展示了一条将废气转化为宝贵化学资源的绿色高效路线。"
研究人员探索了Rh/InGaN1-xOx纳米线在光照驱动下与二氧化碳进行甲烷干转化制合成气（CH4+CO2+ light = 2CO + 2H2）的应用。该研究提出，用 O 部分取代 InGaN 中的 N 可以大大提高催化剂在光照下的活性和稳定性，而无需额外加热。
研究人员将其光催化剂的卓越性能归功于光活性 InGaN 纳米线、氧修饰表面和催化活性铑纳米颗粒的整合所产生的协同效应。机理研究表明，结合的氧原子在促进二氧化碳活化、促进一氧化碳生成和抑制催化剂因焦化沉积而失活方面起着至关重要的作用。
这项研究成果发表在著名的《科学通报》杂志上，为开发先进的光催化系统，利用可再生资源可持续地生产燃料和化学品铺平了道路。研究小组相信，他们的方法可以推广到其他重要的化学反应中，为绿色化工提供新的机遇。
周宝文教授说："我们对这项技术的前景感到兴奋。"通过进一步优化催化剂设计和反应器配置，我们的目标是扩大该工艺的规模，并证明其在实际应用中的可行性。"
编译来源：ScitechDaily