2025年12月，国际纳米材料领域权威期刊Small（IF=12.1）以研究论文形式刊发了实验室杨应举副教授课题组关于CO2光热催化还原的最新研究成果。论文题目为《Bimetallic Active Sites Accelerate Electrons Transfer for Photo-Thermal Catalytic CO2 Reduction》，华中科技大学为第一单位，硕士研究生谢停为论文第一作者，杨应举副教授为通讯作者。
利用太阳能和热能，并结合可再生能源驱动的水电解所产生的氢气，将CO2转化为高附加值燃料或化学品，是一种高效、经济且环境友好的策略。由于CO2具有高稳定性和化学惰性，催化剂在其活化与转化过程中起着关键作用，因此开发高效的催化剂，是实现光热催化CO2还原转化工业化应用的关键。为此，研究团队着眼于催化剂的光学性质和电子特性，通过构建双金属位点调控原子轨道相互作用，探索突破现有技术瓶颈的全新途径。
本研究通过在铁基钙钛矿载体上构建Fe-Ni双金属活性位点，设计了一种高效的光热催化CO2还原催化剂，同时实现了催化活性与稳定性的显著提升：（1）电子协同调控：Fe原子向邻近的Ni位点转移电子，优化Ni的3d轨道能级与电子占据态，增强其与CO2分子σ*轨道的相互作用，显著促进CO2的吸附与活化，并有效优化中间体的吸附强度，从而降低后续还原步骤的能垒；此外，这种电子调控还极大地缩小了催化剂的带隙，以增强催化剂的光吸收能力，激发光生载流子的生成与转移。（2）载体稳定化作用：钙钛矿载体不仅增强光吸收能力，其稳定的晶体结构也为金属纳米颗粒提供了良好的分散性与抗烧结环境，保障了高温反应条件下的结构完整性。实验结果表明，该催化剂在400 °C光热条件下CH4产率达到32.54 mmol·g-1·h-1，性能优于多数已报道的光热催化剂。
本研究创新性地提出了“双金属位点电子转移－钙钛矿载体光热协同”的催化作用机制，通过调控活性位点电子结构、增强光生载流子分离与利用，实现了温和条件下CO2的高效转化，为设计高性能、高稳定性的光热催化体系提供了新思路与技术参考。
通讯作者简介：
杨应举，华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧与低碳利用全国重点实验室副教授，入选国家“博新计划”、“中国科协优秀中外青年交流计划”。主要从事CO2高值化利用、氢能绿色制取、燃烧污染物控制等相关研究，致力于高性能催化剂、吸附剂、装备的设计与开发。获得亚太燃烧会议Young Investigator Award奖（该奖项每两年评选一次，2021年中国大陆仅2人入选）；入选International Association of Advanced Materials的青年Fellow、2021-2025连续五年入选美国斯坦福大学发布的“全球前2%顶尖科学家”榜单。以第一/通讯作者在国际权威期刊上已发表SCI论文51篇，包括燃烧领域顶级期刊Progress in Energy and Combustion Science（IF=35.34）、Combustion and Flame、Proceedings of the Combustion Institute，环境领域顶级期刊Environmental Science & Technology，以及国际权威期刊Coordination Chemistry Reviews（IF=24.83）、Nano Energy、Small、Journal of Materials Chemistry A等。ESI热点论文1篇、高被引论文5篇（1篇持续七年，2篇持续四年，1篇持续两年），SCI-H指数为36（Web of Science统计），SCI他引1500余次，单篇最高他引134次。授权发明专利7项。担任能源权威期刊《南方能源建设》、《电力科技与环保》青年编委。主持了国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、博士后面上项目等。
论文链接：Bimetallic Active Sites Accelerate Electrons Transfer for Photo-Thermal Catalytic CO2 Reduction
