近日，校长熊宇杰教授与中国科学技术大学龙冉教授合作，在原子水平上构建了动态地活性界面位点，解决了长久以来困扰甲烷干重整反应催化剂因结焦易失活的问题。该重要进展以“Constructing Dynamic Rh^δ+−O_v−Ti Interfacial Sites for Highly Efficient and Stable Photothermal Catalytic Methane Dry Reforming”为题，于2025年10月7日发表在国际化学顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》发表。

甲烷干重整（DRM）是一种能将两种主要温室气体——二氧化碳和甲烷——转化为有用合成气（一氧化碳和氢气）的关键反应。该过程不仅能减少温室气体，还能为化工生产提供原料，因此在碳中和背景下备受关注。然而，传统工艺需要超过800 ℃的高温，能耗巨大，且高温极易导致催化剂表面积碳和烧结，造成催化剂快速失效。近年来，科学家转向利用太阳能来驱动这一反应。这种“光热催化”过程，能够在相对温和的条件下实现合成气的可持续生产。该过程的核心在于催化剂的活性位点——金属原子的电子状态。研究发现，带正电的金属位点能更有效地活化甲烷分子，并引导反应走一条不易积碳的路径。但难题在于，在实际反应环境中，这类活性位点容易被还原失效，导致性能下降。

为解决这一难题，研究团队开发了一种通用策略：将贵金属原子嵌入到特定的氧化物晶格中。这种结构能够在反应中自发形成一种“动态活性界面位点”，在光照下高效稳定地工作。以优化的铑基催化剂为例，它可在长达100小时的测试中保持高活性，合成气产率显著高于传统方法，甚至突破了热力学平衡的限制。机理研究表明，该动态界面协同催化了整个反应循环：甲烷在带正电的金属位点解离，二氧化碳则在邻近的氧空位处被解离，两者最终转化为合成气，并完美修复了活性中心，使催化剂能循环使用。这项工作为设计高效、稳定的抗积碳催化剂开辟了新途径，对推动太阳能燃料的绿色合成具有重要意义。

该论文第一作者为我校合肥高等研究院熊海龙老师，通讯作者为我校熊宇杰教授和中国科学技术大学龙冉教授，安徽师范大学为第一完成单位。原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c10497