传统CO₂还原技术均存在难以规避的局限：光催化体系在可见光谱区量子效率低下；热催化需依赖700 ℃以上高温与3 MPa以上高压的高能耗条件；电催化虽可在温和条件下运行，但受限于高过电位与经济性不足的问题；生物化学技术（如微藻、细菌介导的转化）虽能实现CO₂捕获与转化的协同，却面临生长条件严苛、生产成本高及基因修饰生物潜在释放的生物安全风险。鉴于传统技术的局限，开发新型高效催化体系迫在眉睫。聚光太阳能驱动催化技术通过强化太阳辐射强度，可原位耦合高光子通量密度与高热流，启动光热、光电、热电等多能量转换路径，同步加速CO₂热活化与光生载流子的产生-分离过程，延长电子-空穴对寿命与迁移速率，进而实现反应选择性的精准调控。

东南大学李乃旭教授、黄凯教授团队系统综述了聚光太阳能驱动的催化CO₂还原领域的最新进展，着重阐述其在科学研究与工业应用两方面的潜力，包括聚光太阳能系统的基本原理、聚光太阳能装置的设计与分类，以及工业应用案例；对光热协同催化领域内的多尺度反应动力学进行了全面分析，并进一步通过纳米结构催化剂、单原子催化剂及金属-载体相互作用，详细阐述了调控反应路径与活性位点的复杂机制等内容。

作者们系统梳理了聚光太阳能（CSP）系统的四大核心类型及其工程特性。CSP根据集热方式可分为塔式、槽式、碟式和菲涅尔式四类，为CO₂还原反应器的选型提供理论依据：高温塔式系统可匹配热催化路径，中温槽式/菲涅尔式可耦合光热协同催化，而碟式的高效热电转换适合光电催化集成。

作者们聚焦聚光太阳能催化技术的大规模工业应用实践，通过列举典型研究案例，验证了该技术从基础研究走向实际应用的可行性与潜力。这些案例表明聚光太阳能催化技术在高效能源转换与CO₂还原领域已展现出实际应用价值，为解决能源与环境挑战提供了创新路径。

接下来作者们聚焦聚光太阳能驱动CO₂还原中的能量转化机制，系统分析了三类核心路径的原理、作用及研究实例—光热转化、光电转化和热电转化。从“机理-材料”双维度展开，揭示光热协同催化的核心规律与催化材料设计方向：通过多尺度反应动力学分析光热协同催化过程，阐明了光热相互作用提升催化效率与反应选择性的内在机制；随后探讨了催化领域的前沿方向，涵盖具有独特电子特性的单原子催化剂，以及氧化还原特性可调控的纳米结构金属氧化物。同时深入研究了金属氧化物的界面效应，明确其在电荷转移与反应物活化中的关键作用。最后指出聚光太阳能驱动CO₂还原技术从实验室走向工业应用需突破三大核心瓶颈：材料稳定性与耐久性、表征与机理研究以及系统集成与规模化

Concentrated Solar-Driven Catalytic CO₂ Reduction: From Fundamental Research to Practical Applications

Yuqi Ren, Shengnan Lan, Yuan-Hao Zhu, Ruoxuan Peng, Hongbin He, Yitao Si, Prof. Kai Huang, Prof. Naixu Li

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202402485