近日，华东理工大学张金龙教授与特聘副研究员吴仕群领衔的研究团队，受邀在国际顶级化学期刊《化学学会评论》（Chemical Society Reviews）发表题为“光热催化甲烷干重整：机制、材料与前景”的综述论文（DOI: 10.1039/D5CS00417A），系统梳理并深入剖析了光热催化甲烷干重整（Photothermal Dry Reforming of Methane, PT-DRM）领域的最新研究进展。

当前，全球地表平均温度已较工业化前水平上升约1.5℃，气候变化引发的生态风险日益严峻。作为主要的温室气体，甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂）不仅加剧全球变暖，其有效协同转化也成为实现“双碳”目标的关键路径之一。甲烷干重整（DRM）技术可将这两种气体一步转化为合成气（H₂与CO的混合物），后者是制备清洁燃料和高附加值化学品的重要原料。然而，传统热催化DRM通常需在800°C以上的高温下进行，存在能耗高、催化剂易烧结失活、产物比例难以调控等瓶颈。

在此背景下，光热催化甲烷干重整（PT-DRM）应运而生。该技术巧妙融合光能与热能，在相对温和的条件下激活非极性分子CH₄和CO₂，有望显著降低反应能耗、提升催化效率，并增强对产物选择性的调控能力。近年来，多种高性能PT-DRM催化剂相继被开发，但其内在反应机制仍缺乏系统认知，制约了材料的理性设计与性能优化。

基于团队在CH₄与CO₂催化转化领域的长期积累，张金龙与吴仕群团队在综述中首先回顾了DRM反应的基本原理，并厘清了光热催化与界面催化的关键科学问题。随后，作者将现有PT-DRM催化体系划分为三大类：纳米颗粒催化剂（Nanoparticle Catalysts, NPCs）、全暴露活性位点催化剂（Fully Exposed Catalysts, FECs）以及杂化纳米结构催化剂，并深入解析了各类材料的结构特征与其催化性能之间的构效关系。

尤为突出的是，论文对PT-DRM中涉及的多种反应路径——包括光生载流子驱动的表面反应、局域热效应促进的活化过程、以及光-热-电多场耦合机制——进行了系统归纳与机理阐释，为理解复杂反应网络提供了理论框架。

展望未来，作者指出，通过深度融合光物理、热力学与界面科学，建立“结构–活性–稳定性”三位一体的设计原则，将加速高性能PT-DRM催化剂的开发。这不仅有助于推动太阳能驱动的绿色合成气生产技术走向实用化，也为温室气体资源化利用开辟了新路径。