纳米尺度热管理增强光热甲烷二氧化碳干重整技术

来自国内的研究人员通过将镍纳米颗粒封装于介孔TS-1沸石基质中，实现了光热甲烷干重整（DRM）技术的突破。该催化剂在450°C下单程CO2转化率达53.6%，超越热力学极限300%，并展现300小时超强稳定性。TS-1沸石的纳米限域效应调控内部能量，规避逆水煤气变换反应（RWGS），为太阳能驱动温室气体转化为合成气提供了可持续方案。

　　

这项研究开创性地将镍纳米颗粒封装在介孔TS-1沸石骨架中，通过纳米尺度热管理显著提升光热甲烷干重整（dry reforming of methane, DRM）性能。实验显示，优化后的催化剂在450°C时单程CO₂转化率飙升至53.6%，比热力学平衡极限高出3倍，并保持300小时超长稳定运行，H₂/CO化学计量比接近完美的1:1。

TS-1沸石如同微型"热管理大师"，不仅限制镍颗粒尺寸防止烧结，还调控内部能量分布。理论模拟揭示，光照激活了避开逆水煤气变换反应（reverse water-gas shift, RWGS）的低能路径，使反应能垒直降。这种"光热协同效应"突破传统热催化活性-稳定性不可兼得的瓶颈，为太阳能驱动CH₄-CO₂转化合成气（syngas）开辟新途径。

研究亮点包括：TS-1沸石精准调控镍颗粒尺寸与能量分布；实现突破热力学极限的光热催化效率；巧妙规避RWGS副反应；在300小时测试中保持近零衰减。该成果为碳中和背景下温室气体资源化利用提供了革命性解决方案，标志着光热催化从实验室走向工业应用的关键突破。