一、引言

      在全球氣候變化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)下，實(shí)現(xiàn)碳中和已成為國(guó)際社會(huì)的廣泛共識(shí)和緊迫任務(wù)。碳中和，即通過(guò)各種手段使二氧化碳的排放量與吸收量達(dá)到平衡，從而有效遏制全球氣溫上升的趨勢(shì)。這不僅是應(yīng)對(duì)環(huán)境危機(jī)的關(guān)鍵舉措，更是推動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)向綠色、可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型的重要契機(jī)。在眾多實(shí)現(xiàn)碳中和的技術(shù)路徑中，光熱催化技術(shù)以其優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景，逐漸成為科研領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

      光熱催化技術(shù)巧妙地將光催化和熱催化兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，形成了一種高效的能量轉(zhuǎn)換和化學(xué)反應(yīng)加速體系。光催化利用光能激發(fā)催化劑表面的電子躍遷，產(chǎn)生具有高活性的光生載流子，這些載流子能夠參與并促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。然而，傳統(tǒng)光催化存在反應(yīng)效率較低、太陽(yáng)光譜利用率有限等問(wèn)題。熱催化則通過(guò)升高溫度，增加反應(yīng)物分子的能量，使其更容易克服反應(yīng)的活化能壘，從而加快反應(yīng)速率。但熱催化往往需要消耗大量的能源，且在高溫條件下容易引發(fā)副反應(yīng)。光熱催化技術(shù)通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了光和熱的協(xié)同作用，既利用光生載流子的高活性來(lái)降低反應(yīng)的活化能，又借助熱場(chǎng)提高反應(yīng)物分子的擴(kuò)散速率和反應(yīng)活性，從而顯著提升了整體的催化效率和能量利用效率。

      從全球范圍來(lái)看，各國(guó)都在積極布局和推進(jìn)碳中和相關(guān)的研究與實(shí)踐。許多發(fā)達(dá)國(guó)家憑借其先進(jìn)的科研實(shí)力和雄厚的資金支持，在光熱催化技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面取得了顯著進(jìn)展。例如，歐盟通過(guò)一系列的科研項(xiàng)目，大力推動(dòng)光熱催化技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用，旨在減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴(lài)，提高能源的可持續(xù)性。美國(guó)則在材料科學(xué)和納米技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷探索新型光熱催化劑的研發(fā)，力求在光熱催化技術(shù)的關(guān)鍵核心環(huán)節(jié)取得突破。發(fā)展中國(guó)家也不甘落后，加大了對(duì)光熱催化技術(shù)的研發(fā)投入，建立了多個(gè)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新平臺(tái)，加速技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。印度、巴西等國(guó)家也根據(jù)自身的資源優(yōu)勢(shì)和發(fā)展需求，積極開(kāi)展光熱催化技術(shù)在農(nóng)業(yè)廢棄物處理、生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域的應(yīng)用研究。

      隨著全球?qū)μ贾泻湍繕?biāo)的關(guān)注度不斷提高，光熱催化技術(shù)的研究和應(yīng)用也迎來(lái)了機(jī)遇。一方面，各國(guó)政府紛紛出臺(tái)相關(guān)政策，加大對(duì)清潔能源技術(shù)研發(fā)的支持力度，為光熱催化技術(shù)的發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境和資金保障。另一方面，社會(huì)各界對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)不斷增強(qiáng)，對(duì)清潔能源和綠色技術(shù)的需求日益旺盛，這為光熱催化技術(shù)的商業(yè)化推廣創(chuàng)造了廣闊的市場(chǎng)空間。此外，材料科學(xué)、納米技術(shù)、人工智能等多學(xué)科的快速發(fā)展，為光熱催化技術(shù)的創(chuàng)新提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。新型光熱材料的不斷涌現(xiàn)，使得光熱催化劑的性能得到了顯著提升；納米技術(shù)的應(yīng)用，能夠精確調(diào)控催化劑的微觀(guān)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步優(yōu)化其催化活性；人工智能技術(shù)則可以通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和模擬計(jì)算，加速新型催化劑的篩選和反應(yīng)條件的優(yōu)化，大大提高了研發(fā)效率。在這樣的背景下，深入研究光熱催化技術(shù)的機(jī)遇、挑戰(zhàn)與全球?qū)嵺`，對(duì)于推動(dòng)該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，助力全球碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、光熱催化技術(shù)原理

2.1 光催化與熱催化基礎(chǔ)

      光催化的核心原理基于半導(dǎo)體材料的光電特性。當(dāng)具有合適能量的光子照射到半導(dǎo)體光催化劑（如常見(jiàn)的 TiO?、ZnO 等）表面時(shí)，半導(dǎo)體價(jià)帶中的電子會(huì)吸收光子能量，被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，從而在價(jià)帶留下空穴，形成光生電子 - 空穴對(duì)。這些光生載流子具有較強(qiáng)的氧化還原能力，能夠與吸附在催化劑表面的反應(yīng)物分子發(fā)生氧化還原反應(yīng)。以水分解制氫為例，光生電子具有還原性，可與水中的 H?結(jié)合生成氫氣；光生空穴具有氧化性，能與 OH?反應(yīng)生成氧氣。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，光生電子 - 空穴對(duì)容易發(fā)生復(fù)合，導(dǎo)致光催化效率降低。同時(shí)，光催化劑對(duì)太陽(yáng)光譜的響應(yīng)范圍有限，大部分太陽(yáng)能無(wú)法被有效利用，這極大地限制了光催化技術(shù)的發(fā)展。

      熱催化是工業(yè)化學(xué)合成中廣泛應(yīng)用的技術(shù)，其原理是通過(guò)升高反應(yīng)溫度，增加反應(yīng)物分子的熱運(yùn)動(dòng)能量，使反應(yīng)物分子更容易克服反應(yīng)的活化能壘，從而加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。在熱催化反應(yīng)中，反應(yīng)物分子首先吸附在催化劑表面，然后在高溫作用下，分子內(nèi)的化學(xué)鍵發(fā)生斷裂和重組，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物分子。例如，在合成氨工業(yè)中，氮?dú)夂蜌錃庠诟邷兀ㄍǔ?400 - 500℃）、高壓（15 - 30 MPa）以及鐵基催化劑的作用下反應(yīng)生成氨氣。熱催化雖然能夠?qū)崿F(xiàn)較高的反應(yīng)速率，但高溫高壓條件不僅導(dǎo)致能耗大幅增加，還容易引發(fā)副反應(yīng)，降低目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性。此外，在苛刻的反應(yīng)條件下，催化劑的穩(wěn)定性也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，容易出現(xiàn)失活現(xiàn)象。

2.2 光熱協(xié)同作用機(jī)制

      光熱協(xié)同催化技術(shù)巧妙地融合了光催化與熱催化的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)光生載流子與局域熱場(chǎng)的協(xié)同作用，顯著提升了催化反應(yīng)的效率和性能。其協(xié)同作用機(jī)制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.光 - 熱耦合效應(yīng)

光吸收與熱轉(zhuǎn)換：光熱材料（如貴金屬納米顆粒、MXene、黑磷等）具有優(yōu)異的光吸收性能，當(dāng)它們吸收光能后，可通過(guò)局域表面等離子體共振（LSPR）或晶格振動(dòng)等方式將光能高效轉(zhuǎn)化為熱能，從而在催化劑表面形成局域高溫微環(huán)境，溫度可達(dá) 100 - 500℃。這種局域高溫環(huán)境能夠有效加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)降低對(duì)外部高溫能源的依賴(lài)。

熱促進(jìn)電荷分離：熱能的引入可以降低光生電子 - 空穴對(duì)的復(fù)合率。例如，在 TiO?光催化劑中，熱振動(dòng)能夠促進(jìn)電子向 Ti3?缺陷位點(diǎn)遷移，延長(zhǎng)光生載流子的壽命，使其有更多機(jī)會(huì)遷移至催化劑表面參與反應(yīng)，從而提高光催化效率。

2.協(xié)同作用路徑

光驅(qū)動(dòng)吸附活化：光生電子能夠降低反應(yīng)物在催化劑表面的吸附能，促進(jìn)反應(yīng)物分子的吸附與活化。例如，在 CO?還原反應(yīng)中，光生電子可以使 CO?在 Cu?O 表面的吸附能力增強(qiáng)，從而提高 CO?的活化效率，為后續(xù)的還原反應(yīng)奠定基礎(chǔ)。

熱驅(qū)動(dòng)鍵斷裂：局域高溫環(huán)境能夠削弱反應(yīng)物分子中的化學(xué)鍵，如在 CO?還原反應(yīng)中，高溫可有效削弱 C = O 鍵，在 VOCs 降解反應(yīng)中，高溫能削弱 C - H 鍵，從而加速反應(yīng)進(jìn)程，提高反應(yīng)速率。

熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)協(xié)同：光熱協(xié)同效應(yīng)能夠同時(shí)降低反應(yīng)的活化能和熱力學(xué)能壘。相關(guān)研究表明，在甲烷生成反應(yīng)中，光熱協(xié)同作用可使反應(yīng)的 ΔG 降低 30 - 50%（Nature Catalysis, 2023），這意味著反應(yīng)在更溫和的條件下就能朝著生成目標(biāo)產(chǎn)物的方向進(jìn)行，既提高了反應(yīng)的熱力學(xué)可行性，又加快了反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)速率。

2.3 光熱催化的優(yōu)勢(shì)

      與單一的光催化或熱催化相比，光熱協(xié)同催化具有諸多顯著優(yōu)勢(shì)，使其在能源轉(zhuǎn)化與環(huán)境治理等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

1.提高反應(yīng)效率：光熱協(xié)同催化能夠充分發(fā)揮光催化和熱催化的協(xié)同作用，顯著提高反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率。在二氧化碳加氫制甲醇的反應(yīng)中，光熱協(xié)同催化體系下甲醇的產(chǎn)率相較于單純的光催化或熱催化有大幅提升。這是因?yàn)楣馍d流子的參與降低了反應(yīng)的活化能，而局域熱場(chǎng)則加快了反應(yīng)物分子的擴(kuò)散速率和反應(yīng)活性，兩者協(xié)同作用，極大地促進(jìn)了甲醇的生成。

2.拓寬反應(yīng)底物范圍：一些在單一催化模式下難以發(fā)生反應(yīng)的底物，在光熱協(xié)同催化條件下能夠順利進(jìn)行反應(yīng)。光熱協(xié)同作用改變了反應(yīng)的路徑和活化能，使原本化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、難以被活化的底物能夠參與反應(yīng)。這為開(kāi)發(fā)新型化學(xué)反應(yīng)路徑、拓展化學(xué)合成的范圍提供了新的可能。

3.降低能量消耗：光催化過(guò)程利用太陽(yáng)能等清潔能源，減少了對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴(lài)。同時(shí)，由于光熱協(xié)同作用，熱催化部分可以在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，降低了對(duì)外部高溫能源的需求，從而顯著降低了整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的能量消耗。這種節(jié)能特性對(duì)于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源轉(zhuǎn)化和工業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。

4.提升催化劑穩(wěn)定性：在光熱協(xié)同催化體系中，合理的光熱條件設(shè)計(jì)有助于減少催化劑因高溫或光照導(dǎo)致的失活現(xiàn)象。相較于傳統(tǒng)熱催化的高溫條件，光熱協(xié)同催化的局域熱場(chǎng)更為溫和，能夠降低催化劑因燒結(jié)、積碳等原因造成的失活風(fēng)險(xiǎn)。此外，光生載流子的存在還可能對(duì)催化劑表面的活性位點(diǎn)起到一定的保護(hù)和修復(fù)作用，進(jìn)一步提升催化劑的穩(wěn)定性和使用壽命。

      光熱催化技術(shù)通過(guò)光熱協(xié)同作用機(jī)制，克服了傳統(tǒng)光催化和熱催化的局限性，展現(xiàn)出了高效、節(jié)能、拓寬反應(yīng)底物范圍以及提升催化劑穩(wěn)定性等諸多優(yōu)勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。隨著對(duì)其作用機(jī)制的深入研究和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，光熱催化技術(shù)有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用和突破。

三、光熱催化在碳中和中的機(jī)遇

3.1 能源領(lǐng)域的應(yīng)用潛力

1.高效制氫：氫氣作為一種清潔、高效的能源載體，在未來(lái)碳中和能源體系中占據(jù)著核心地位。光熱催化分解水制氫為可持續(xù)制氫提供了一條具潛力的途徑。傳統(tǒng)的電解水制氫需要消耗大量電能，成本較高；而光催化制氫雖利用太陽(yáng)能，但效率較低。光熱催化制氫巧妙地結(jié)合了光和熱的作用，能夠顯著提高制氫效率。通過(guò)優(yōu)化光熱催化劑的組成和結(jié)構(gòu)，以及調(diào)控反應(yīng)條件，可有效促進(jìn)水的分解反應(yīng)。例如，某些新型光熱催化劑在模擬太陽(yáng)光照射下，能夠在相對(duì)較低的溫度下實(shí)現(xiàn)高效水分解，產(chǎn)氫速率和太陽(yáng)能 - 氫能轉(zhuǎn)換效率均得到大幅提升。這不僅有助于緩解當(dāng)前氫氣生產(chǎn)對(duì)化石能源的依賴(lài)，還能降低制氫成本，推動(dòng)氫能在交通、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，加速能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程。

2.二氧化碳轉(zhuǎn)化：將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品或燃料，是實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)利用、緩解溫室氣體排放壓力的關(guān)鍵策略。光熱催化在二氧化碳轉(zhuǎn)化領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。一方面，光生載流子能夠活化二氧化碳分子，降低其轉(zhuǎn)化的反應(yīng)能壘；另一方面，局域熱場(chǎng)有助于促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，提高反應(yīng)速率和產(chǎn)物選擇性。研究表明，在光熱催化條件下，二氧化碳可被高效轉(zhuǎn)化為甲醇、甲酸、甲烷等多種化學(xué)品和燃料。其中，二氧化碳加氫制甲醇反應(yīng)備受關(guān)注，通過(guò)合理設(shè)計(jì)光熱催化劑的活性位點(diǎn)和載體結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)甲醇的高選擇性合成。這不僅為二氧化碳的資源化利用提供了有效途徑，還能生產(chǎn)出具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的化工產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏(yíng)。

3.2 環(huán)境治理方面的貢獻(xiàn)

1.有機(jī)污染物降解：隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境的危害日益嚴(yán)重。光熱協(xié)同催化在有機(jī)污染物降解領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)。在光照和適當(dāng)溫度的協(xié)同作用下，光熱催化劑能夠產(chǎn)生豐富的活性氧物種，如羥基自由基（?OH）、超氧自由基（?O??）等。這些活性氧物種具有強(qiáng)的氧化能力，能夠?qū)⒂袡C(jī)污染物（如染料、農(nóng)藥、抗生素等）分解為二氧化碳和水等無(wú)害小分子。與傳統(tǒng)的光催化或熱催化降解方法相比，光熱協(xié)同催化能夠更有效地提高污染物的降解速率和礦化程度，縮短處理時(shí)間，減少二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在處理印染廢水中的有機(jī)染料時(shí)，光熱催化技術(shù)能夠在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)染料的高效脫色和降解，使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，為工業(yè)廢水處理提供了一種高效、綠色的解決方案。

2.溫室氣體減排：除了二氧化碳，甲烷等其他溫室氣體對(duì)全球氣候變化也有著重要影響。光熱催化技術(shù)在甲烷等溫室氣體減排方面同樣具有潛在應(yīng)用價(jià)值。例如，通過(guò)光熱催化氧化反應(yīng)，可將甲烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，從而降低大氣中甲烷的濃度。此外，光熱催化還可用于處理工業(yè)廢氣中的其他溫室氣體，如氧化亞氮（N?O）等。通過(guò)開(kāi)發(fā)高效的光熱催化劑和優(yōu)化反應(yīng)條件，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)這些溫室氣體的選擇性催化轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害或低危害的物質(zhì)，為全球溫室氣體減排做出貢獻(xiàn)。

3.3 工業(yè)過(guò)程中的節(jié)能減排

1.化工合成：在傳統(tǒng)化工合成過(guò)程中，許多反應(yīng)需要在高溫、高壓等苛刻條件下進(jìn)行，這不僅導(dǎo)致能耗高、設(shè)備投資大，還容易產(chǎn)生大量副產(chǎn)物。光熱催化技術(shù)的應(yīng)用有望改變這一現(xiàn)狀。通過(guò)利用光熱協(xié)同作用，可在相對(duì)溫和的條件下實(shí)現(xiàn)一些化工合成反應(yīng)，降低反應(yīng)溫度和壓力，減少能源消耗和設(shè)備成本。例如，在某些有機(jī)合成反應(yīng)中，光熱催化能夠促進(jìn)反應(yīng)物分子的活化和選擇性轉(zhuǎn)化，提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率，同時(shí)減少副反應(yīng)的發(fā)生。這不僅有助于實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的節(jié)能減排，還能提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)化工行業(yè)向綠色、可持續(xù)方向發(fā)展。

2.材料生產(chǎn)：材料生產(chǎn)過(guò)程通常也是能源消耗和碳排放的重點(diǎn)領(lǐng)域。光熱催化技術(shù)在材料生產(chǎn)中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和綠色制造。在陶瓷材料的燒結(jié)過(guò)程中，傳統(tǒng)方法需要高溫長(zhǎng)時(shí)間處理，能耗巨大。采用光熱催化輔助燒結(jié)技術(shù)，可利用光熱效應(yīng)在較低溫度下實(shí)現(xiàn)陶瓷材料的快速燒結(jié)，縮短燒結(jié)時(shí)間，降低能源消耗。此外，在一些納米材料的制備過(guò)程中，光熱催化能夠精確控制反應(yīng)過(guò)程，提高材料的合成效率和質(zhì)量，減少生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物排放，實(shí)現(xiàn)材料生產(chǎn)的綠色化和可持續(xù)發(fā)展。

光熱催化技術(shù)在能源領(lǐng)域的高效制氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化、環(huán)境治理方面的有機(jī)污染物降解和溫室氣體減排以及工業(yè)過(guò)程中的節(jié)能減排等多個(gè)方面展現(xiàn)出了巨大的機(jī)遇和潛力。通過(guò)充分發(fā)揮這些優(yōu)勢(shì)，光熱催化技術(shù)將為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供重要的技術(shù)支撐，推動(dòng)全球能源、環(huán)境和工業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

四、光熱催化面臨的挑戰(zhàn)

4.1 光熱轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題

1.材料性能限制：目前，光熱轉(zhuǎn)換效率的提升面臨著材料性能方面的瓶頸。盡管已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種光熱材料，如貴金屬納米顆粒、MXene、黑磷等，但它們?cè)诠馕辗秶⒐鉄徂D(zhuǎn)換效率以及穩(wěn)定性等方面仍存在不足。貴金屬納米顆粒雖具有優(yōu)異的局域表面等離子體共振（LSPR）效應(yīng)，能夠高效吸收光能并轉(zhuǎn)化為熱能，但其成本高昂，且在高溫、高濕度等復(fù)雜環(huán)境下容易發(fā)生團(tuán)聚和氧化，導(dǎo)致性能下降。MXene 和黑磷等新型二維材料具有良好的光熱性能電子結(jié)構(gòu)，但它們的合成工藝復(fù)雜，大規(guī)模制備困難，且在空氣中的穩(wěn)定性較差，限制了其實(shí)際應(yīng)用。此外，大多數(shù)光熱材料對(duì)太陽(yáng)光譜的響應(yīng)范圍較窄，無(wú)法充分利用太陽(yáng)能的全光譜能量，這也在一定程度上制約了光熱轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高。

2.能量損耗途徑：在光熱催化過(guò)程中，存在多種能量損耗途徑，影響了光熱轉(zhuǎn)換效率。一方面，光生載流子的復(fù)合是導(dǎo)致能量損耗的重要原因之一。光生電子 - 空穴對(duì)在產(chǎn)生后，若不能及時(shí)遷移到催化劑表面參與反應(yīng)，就容易發(fā)生復(fù)合，將吸收的光能以熱能或光子的形式釋放出去，降低了光催化效率。另一方面，光熱材料吸收光能產(chǎn)生的熱能在傳遞過(guò)程中也會(huì)存在損耗。由于催化劑與反應(yīng)體系之間存在熱阻，部分熱能無(wú)法有效傳遞給反應(yīng)物分子，導(dǎo)致能量利用率降低。此外，在一些復(fù)雜的光熱催化體系中，還可能存在光散射、光反射等現(xiàn)象，進(jìn)一步造成光能的損失，影響光熱轉(zhuǎn)換效率。

4.2 催化劑穩(wěn)定性難題

1.結(jié)構(gòu)變化：在光熱協(xié)同催化過(guò)程中，催化劑的結(jié)構(gòu)容易受到光照、高溫等因素的影響而發(fā)生變化，從而導(dǎo)致活性降低。長(zhǎng)時(shí)間的光照可能引發(fā)催化劑表面的光腐蝕現(xiàn)象，使催化劑的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，活性位點(diǎn)減少。高溫條件下，催化劑的顆粒容易發(fā)生燒結(jié)和團(tuán)聚，導(dǎo)致比表面積減小，活性位點(diǎn)被覆蓋，從而降低了催化劑的活性和選擇性。在一些光熱催化二氧化碳還原反應(yīng)中，金屬催化劑在高溫和高濃度二氧化碳?xì)夥障拢菀装l(fā)生晶相轉(zhuǎn)變和表面重構(gòu)，導(dǎo)致催化劑對(duì)二氧化碳的吸附和活化能力下降，影響反應(yīng)性能。

2.中毒現(xiàn)象：催化劑中毒也是影響其穩(wěn)定性的重要因素之一。反應(yīng)體系中的雜質(zhì)或副產(chǎn)物可能會(huì)吸附在催化劑的活性位點(diǎn)上，形成不可逆的吸附物種，阻礙反應(yīng)物分子與活性位點(diǎn)的接觸，導(dǎo)致催化劑中毒失活。

五、總結(jié)

      光熱催化技術(shù)通過(guò)光-熱-化學(xué)能協(xié)同轉(zhuǎn)換，為綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展提供了新路徑，但其商業(yè)化仍需解決效率、穩(wěn)定性與成本問(wèn)題。未來(lái)，多學(xué)科交叉（材料科學(xué)、反應(yīng)工程、AI）將是突破技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵。

產(chǎn)品展示

      將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，并將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的催化反應(yīng)，光熱催化反應(yīng)。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換路徑以及熱能和電子激發(fā)起到催化反應(yīng)作用程度的不同，將光熱催化分類(lèi)為光輔助熱催化，熱輔助光催化以及光熱協(xié)同催化。SSC-PTCR光致熱催化反應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了雙光源照射，提高了光致熱的能量輸出，加快光催化實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)催化劑溫度；配套的質(zhì)量流量PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種反應(yīng)氣體的任意匹配，更有利于實(shí)驗(yàn)的調(diào)整，配方的研發(fā)。

SSC-PTCR光致熱催化反應(yīng)系統(tǒng)，配合控溫和磁力攪拌器，直接升級(jí)為釜式光熱催化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，多種體系下評(píng)價(jià)催化劑的活性。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

1)、自主研發(fā)控溫系統(tǒng)，杜絕溫度過(guò)沖；

2)、配置藍(lán)寶石晶體窗口，具有高強(qiáng)度、高硬度，耐高溫、耐磨擦、耐腐蝕，透光性能好、電絕緣性能優(yōu)良；

3)、內(nèi)部磁力攪拌；

4)、內(nèi)含粉末催化劑放置平臺(tái)，氣體與催化劑充分接觸；

5)、釜體內(nèi)部即可實(shí)現(xiàn)氣固反應(yīng)，也可以實(shí)現(xiàn)氣液反應(yīng)；

6)、實(shí)現(xiàn)在高壓（<5MPa）高溫(<250℃)下的材料催化；

7)、法蘭雙線(xiàn)密封技術(shù)，解決密封泄漏問(wèn)題；

8)、配置高質(zhì)量針型閥、三通球閥、壓力表，實(shí)現(xiàn)了靈活控制釜體壓力；

9)、配置安全卸荷閥，給實(shí)驗(yàn)安全環(huán)境又添了一道安全；

10)、釜內(nèi)配置有報(bào)警，當(dāng)出現(xiàn)超溫、超壓情況時(shí)，自動(dòng)切斷加熱電源，讓操作更安全；

11)、反應(yīng)釜還采用雙線(xiàn)槽柔性密封，良好的密封結(jié)構(gòu)解決了攪拌存在的泄露問(wèn)題，使整個(gè)介質(zhì)和攪拌部件處于密封的狀態(tài)中進(jìn)行工作，因此更適合用于各種易燃易爆、貴重介質(zhì)及其它滲透力強(qiáng)的化學(xué)介質(zhì)進(jìn)行攪拌反應(yīng)。