化石能源的大量消耗，促進了工業的發展也造成了越來越多CO2的排放。而CO2是氣候變化的主要驅動力，是全球變暖的元兇之一。如果能通過化學轉化方法捕捉CO2，再加氫直接轉化為甲烷，這不僅有利於環境保護促進可持續發展，還對工業的經濟發展具有重要作用。通常人們使用金屬催化劑實現CO2催化加氫甲烷化反應。而在該反應過程中溫度較高，金屬催化劑容易發生氧化和燒結，導致活性位點的破壞。因此，人們迫切需要發現和設計一種活性高、選擇性強和穩定性好的催化劑用於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定的載體上，改良催化基團的活性。其中，SiO2作為一種酸性載體，比表面積大，機械強度高，耐燒結，穩定性強，可以將金屬很好地分散開來，提高金屬催化劑的活性和穩定性。在這些多相催化劑中人們普遍認為催化活性主要來源於金屬離子參與形成的活性位點，而SiO2載體起輔助作用。不過，近日印度塔塔基礎研究院（TIFR）的Vivek Polshettiwar教授等人一項發表在PNAS 上的工作卻發現，納米SiO2同樣可以作為“主力”催化CO2轉化為甲烷，而不需要任何其他金屬或配體的幫助。其中的關鍵就是納米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，每次再生之後催化活性不降反升，在8次再生循環後催化活性可增加兩倍多。
圖. 缺陷納米SiO2催化CO2轉化為甲烷。圖片來源：Ayan Maity / TIFR
看到這項成果，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！
參考文獻：PNAS, 2020, 117, 6383-6390, DOI: 10.1073/pnas.1917237117
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