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该综述聚焦光热协同助催化剂在二氧化碳（CO?）还原领域的应用，探讨其通过降低反应能垒提升转化效率的机制，梳理金属、金属氧化物等多类助催化剂体系，分析 CO?加氢生成甲烷、甲醇等路径，展望技术挑战与前景，为低碳技术提供新思路。
光热协同助催化剂用于二氧化碳还原的研究进展
光热协同催化还原二氧化碳的基本工作原理
光热协同助催化剂还原二氧化碳通过拓展温度范围，解决具有高能量壁垒的热力学和动力学相互作用问题。主要过程包括二氧化碳吸附、中间体合成与转移以及最终产物解吸。吸附阶段，二氧化碳分子附着在催化剂表面；随后，在光热效应作用下，催化剂通过光化学、热化学和光热过程的协同作用，降低反应活化能，促进中间体的形成与转化；最终，生成的产物从催化剂表面解吸。
用于二氧化碳还原的光热助催化剂类型
- 金属及金属氧化物
广泛用于构建金属基光热催化剂的材料包括 TiO?、MoO?、CeO?、In?O?、WO?和 LaNiO?等。这类材料具有较强的选择性、可回收性和氧化还原反应活性，能辅助贵金属或非贵金属发挥光热催化作用。例如，Ru/TiOx缺陷催化剂在二氧化碳还原反应（CO?RR）中表现出 99.99% 的甲烷合成选择性，甲烷生成速率达 15.84 mmol?g-1·h-1；经特殊处理具有大量氧空位的 MoO3-x，其光吸附、光生电荷分离和二氧化碳吸附能力显著提升，一氧化碳（CO）生成速率为 41.2 mmol?g-1·h-1，甲烷生成速率也较高。
- 其他类型助催化剂
还包括金属氮化物、金属磷化物、金属硫化物、层状双氢氧化物（LDH）及其衍生物、金属碳化物等。这些材料通过不同的结构和化学性质，在光热催化二氧化碳还原中发挥作用。
光热协同助催化剂在二氧化碳还原中的应用
光热协同助催化剂利用氢气（H?）、水（H?O）、甲烷（CH?）、乙醇、丙烷等作为还原剂，将二氧化碳转化为多种化学有价值的产品和燃料，以缓解全球当前的能源短缺和环境问题。具体转化路径包括：
- 二氧化碳加氢：将二氧化碳加氢生成甲烷、甲醇、一氧化碳和其他碳氢化合物。
- 甲烷与二氧化碳干重整：实现甲烷和二氧化碳的转化利用。
- 二氧化碳辅助乙烷、丙烷脱氢：促进碳氢化合物的转化。
- 热化学分解二氧化碳：通过光热过程实现二氧化碳的分解。
总结与未来展望
在碳中和与碳达峰的背景下，光热协同助催化剂用于二氧化碳还原的研究受到工业界和学术界的高度关注。与光催化剂、热催化剂相比，光热催化剂能够解离二氧化碳颗粒以促进二氧化碳还原反应的转化，降低反应过程中的高能量壁垒，并分别提高反应的稳定性和活性，优化了反应性能。然而，该技术仍面临一些挑战，如催化剂的设计与优化、产物选择性的调控、能量利用效率的提升等。未来，需进一步深入研究助催化剂的光热作用机制，开发高效、稳定、低成本的光热助催化剂体系，推动该技术的大规模实际应用，为解决全球能源和环境问题提供更有效的途径。
