光热催化材料设计与系统集成创新 - 中教金源技术前沿

材料创新与催化剂设计

光热催化材料的理性设计是提升催化性能的核心。近年来，等离激元金属、缺陷工程材料和异质结催化剂在光热协同催化中展现出优异性能。韩国科学技术院研究团队开发的直接接触光热退火平台，能在0.02秒内产生3000℃超高温，将纳米金刚石前体转化为"碳纳米洋葱"，并同步实现铂、钴、镍等8种高密度单原子催化剂的功能化。其中铂-碳纳米洋葱催化剂的析氢效率达到传统催化剂的6倍，且贵金属用量显著减少。

在催化剂界面设计方面，动态活性界面位点的构建取得重要突破。安徽师范大学与中国科学技术大学合作，通过在原子水平构建动态Rhᵟ⁺-Oᵥ-Ti界面位点，解决了甲烷干重整反应催化剂因结焦易失活的问题。该催化剂在长达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，突破了热力学平衡的限制。系统集成与技术创新

中教金源在光热催化系统集成方面实现多项技术突破。CEL-OPTH高温光热催化反应系统采用独特的导光柱设计，在高温加热过程中将氙灯光源产生的光精准导入石英反应管照射样品，实现了真正意义上的光热协同。系统支持常温至800℃连续可调、程序升温，并具备气氛保护、真空抽取及多种气体流量控制功能。

GTS系列光热协同系统在技术集成方面更具特色。GTS-300采用光纤导光与红外加热的分离设计，避免相互干扰；GTS-600引入多光源耦合技术，支持紫外、可见、红外光源的独立或协同工作。智能控制系统可编程复杂的光热变化程序，模拟实际应用条件下的动态过程，为催化剂性能评价提供可靠平台。应用案例与性能表现

在环境治理领域，光热催化系统对VOCs降解表现出卓越性能。中教金源的气相光催化装置通过紫外-可见光耦合加热，在300℃下对甲醛、VOCs等污染物实现95%以上降解率。在能源转化方面，光热协同催化制氢系统可实现全光谱太阳能的有效利用，其中紫外-可见光驱动光催化反应，红外部分转化为热能促进反应动力学，制氢效率较单一光催化提升2-3个数量级。