化石能源的大量消耗，促進(jìn)了工業(yè)的發(fā)展也造成了越來越多CO2的排放。而CO2是氣候變化的主要驅(qū)動(dòng)力，是全球變暖的元兇之一。如果能通過化學(xué)轉(zhuǎn)化方法捕捉CO2，再加氫直接轉(zhuǎn)化為甲烷，這不僅有利于環(huán)境保護(hù)促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，還對(duì)工業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。通常人們使用金屬催化劑實(shí)現(xiàn)CO2催化加氫甲烷化反應(yīng)。而在該反應(yīng)過程中溫度較高，金屬催化劑容易發(fā)生氧化和燒結(jié)，導(dǎo)致活性位點(diǎn)的破壞。因此，人們迫切需要發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)一種活性高、選擇性強(qiáng)和穩(wěn)定性好的催化劑用于CO2的加氫甲烷化。

為了提高金屬催化劑催化效率，人們通常將其分散到穩(wěn)定的載體上，改良催化基團(tuán)的活性。其中，SiO2作為一種酸性載體，比表面積大，機(jī)械強(qiáng)度高，耐燒結(jié)，穩(wěn)定性強(qiáng)，可以將金屬很好地分散開來，提高金屬催化劑的活性和穩(wěn)定性。在這些多相催化劑中人們普遍認(rèn)為催化活性主要來源于金屬離子參與形成的活性位點(diǎn)，而SiO2載體起輔助作用。不過，近日印度塔塔基礎(chǔ)研究院（TIFR）的Vivek Polshettiwar教授等人一項(xiàng)發(fā)表在PNAS上的工作卻發(fā)現(xiàn)，納米SiO2同樣可以作為“主力”催化CO2轉(zhuǎn)化為甲烷，而不需要任何其他金屬或配體的幫助。其中的關(guān)鍵就是納米SiO2上中的缺陷（E'中心、氧空位和非橋氧空穴中心）。該催化劑穩(wěn)定性好，在空氣中加熱即可再生。更讓人吃驚的是，每次再生之后催化活性不降反升，在8次再生循環(huán)后催化活性可增加兩倍多。

圖. 缺陷納米SiO2催化CO2轉(zhuǎn)化為甲烷。圖片來源：Ayan Maity / TIFR

看到這項(xiàng)成果，小編只能感嘆人類的智慧，沒有做不到的，只有想不到。做了多年研究，卻忽略了這一點(diǎn)！

參考文獻(xiàn)：PNAS, 2020, 117, 6383-6390, DOI: 10.1073/pnas.1917237117

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