学术动态：河北大学物理科学与技术学院光驱动碳中和研究中心在《Science Bulletin》发表光子-声子-空位协同促进高效制氢研究进展

近日，物理科学与技术学院光驱动碳中和研究中心课题组在光热协同催化甲醇蒸汽重整制氢方向取得重要进展，相关工作“Highly efficient hydrogen production via photothermal-catalytic methanol steam reforming over high-entropy metal oxides”以河北大学为第一单位发表在《Science Bulletin》。物理学院硕士研究生印兴宇为论文第一作者，叶金花教授和宁尚波副教授为共同通讯作者。

氢气作为清洁、高效的能源载体，是实现碳中和可持续能源转型的关键。在众多制氢技术中，甲醇水蒸气重整（MSR）因其高氢含量、甲醇常温液态储运便利以及相对较低的重整温度，被认为是最有前景的现场制氢技术之一。然而，传统Cu基催化剂在MSR中面临热烧结、积碳、稳定性差等固有局限，尤其是在低温下甲醇活化动力学缓慢，严重制约了能源效率。为了克服这些挑战，将热催化MSR与太阳能光热转换相结合的策略受到广泛关注。光热催化通过光子激发和局域热效应，能够在温和条件下加速关键反应步骤。然而，设计既能高效光热转换、又能维持稳定活性位点环境、同时还具有可调缺陷化学的催化剂平台，仍是巨大挑战。本研究开发了以La₂Ce₂O₇缺陷萤石型的高熵氧化物CuCeZrLaCrO_x催化剂，通过多金属协同、光子和声子耦合机制，在约12个太阳光强下实现了579.8 mmol·g^-1·h^-1的产氢速率，CO选择性低于0.5%，并在30小时连续运行中保持性能稳定。户外聚光实验进一步验证了其可行性，产氢速率高达400 mmol·h^-1，H₂选择性超过99%，CO和CH₄选择性低于1%。本工作揭示了高熵氧化物作为可调、自调控光热催化剂在太阳能驱动高效制氢中的应用潜力。

以上工作得到国家自然科学基金区域创新发展联合基金项目、河北省自然科学基金项目、河北大学人才项目等项目大力支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.04.006

（物理科学与技术学院、 科学与技术创新研究院 供稿）