意外吗？二氧化硅居然可以让二氧化碳变成甲烷！

化石能源的大量消耗，促进了工业的发展也造成了越来越多CO2的排放。而CO2是气候变化的主要驱动力，是全球变暖的元凶之一。如果能通过化学转化方法捕捉CO2，再加氢直接转化为甲烷，这不仅有利于环境保护促进可持续发展，还对工业的经济发展具有重要作用。通常人们使用金属催化剂实现CO2催化加氢甲烷化反应。而在该反应过程中温度较高，金属催化剂容易发生氧化和烧结，导致活性位点的破坏。因此，人们迫切需要发现和设计一种活性高、选择性强和稳定性好的催化剂用于CO2的加氢甲烷化。

为了提高金属催化剂催化效率，人们通常将其分散到稳定的载体上，改良催化基团的活性。其中，SiO2作为一种酸性载体，比表面积大，机械强度高，耐烧结，稳定性强，可以将金属很好地分散开来，提高金属催化剂的活性和稳定性。在这些多相催化剂中人们普遍认为催化活性主要来源于金属离子参与形成的活性位点，而SiO2载体起辅助作用。不过，近日印度塔塔基础研究院（TIFR）的Vivek Polshettiwar教授等人一项发表在PNAS上的工作却发现，纳米SiO2同样可以作为“主力”催化CO2转化为甲烷，而不需要任何其他金属或配体的帮助。其中的关键就是纳米SiO2上中的缺陷（E'中心、氧空位和非桥氧空穴中心）。该催化剂稳定性好，在空气中加热即可再生。更让人吃惊的是，每次再生之后催化活性不降反升，在8次再生循环后催化活性可增加两倍多。

图. 缺陷纳米SiO2催化CO2转化为甲烷。图片来源：Ayan Maity / TIFR

看到这项成果，小编只能感叹人类的智慧，没有做不到的，只有想不到。做了多年研究，却忽略了这一点！

参考文献：PNAS, 2020, 117, 6383-6390, DOI: 10.1073/pnas.1917237117

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