近日，化工学院余长林教授团队在光催化CO₂还原转化制备甲烷（CH₄）领域取得重要进展。研究成果以“Photoelectric and Photothermal Effect for Efficient CH₄Production”为题发表于Applied Catalysis B: Environment and Energy（原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.126349）。该期刊是国际环境和能源催化领域权威期刊，属于中科院大类工程一区Top期刊，影响因子为21.1，论文第一作者为曾德彬博士。

当前，温室气体CO₂的高选择性催化转化为高价值的化学品是世界科技前沿的重大挑战。利用太阳能进行光催化还原CO₂面临的难题主要是活性低、产物复杂。在光催化还原CO₂生产甲烷过程中，由于涉及八电子转移过程以及CO和H₂产物的竞争，实现从CO₂中高选择性生成CH₄仍然面临巨大的挑战。本论文通过设计一种三维有序VS₄/gC₃N₄异质结催化材料，发现该材料具有独特的耦合光电响应与光热效应作用。VS₄/7.50%gC₃N₄表现出宽光谱光捕获能力且能内建电场，通过提供丰富的光生电子协同降低了CH₄生成的动力学势垒；同时，光热升温效应加速了需要热驱动的表面反应步骤，并促进关键氢化中间体（⁎CHO与⁎CH₃O）的转化，从而引导反应选择性朝向CH₄。在模拟太阳光条件下，VS₄/7.50% gC₃N₄实现了50.29 μmol•g^-1•h^-1的CH₄生成速率和67.37%的选择性。材料在五次循环后仍保持约89%的活性。本研究为利用光电与光热效应协同调控多电子CO₂还原反应定向生成CH₄提供了重要的参考。该研究成果获得国家自然科学基金面上基金（编号：22272034、22578080）的资助。

论文提出的CO₂的高选择性光热催化转化为甲烷的机理

撰稿：田坚 审稿：刘艳艳 签发：隋亦可