从概念上讲，CO2可以用来将氢气和甲烷等低成本能源转化为合成氢烃类燃料和合成气，这为CO2的负排放提供了机会。与甲烷蒸汽重整(SRM，CH4+H2O→3H2+CO)相比，甲烷干重整(DRM，CH4+CO2→2H2+2CO)更有利于产氢和CO2消除；传统DRM反应需要高温(>700℃)操作以打破C=O键(805 kJ mol-1)和C-H键(434 kJ mol-1)，而高温条件容易导致催化剂的有害烧结，降低催化效率。受到光诱导的金属到金属的电荷转移(MMCT)的启发，北京大学徐东升课题组开发了一种高活性和耐焦化的一体化光热光电催化DRM反应。
这种MMCT过程经常发生在由桥接配体耦合的两个金属中心之间，例如，MMCT过程存在于用于CO2还原的氧桥双核ZrOCOII光催化剂中，或用于CO氧化的Cu-CeO2催化剂的Cu-[O]-Ce桥中。研究人员通过设计一种Rh/CexWO3光催化剂，可以触发MMCT效应使Ce原子和W原子之间发生一个重要的氧化还原循环，这极大地提高了氧从晶格氧到氧空位的迁移率，从而提高催化DRM反应性能。因此，在1.8W cm-2 Xe光照射下，Rh/CexWO3光催化剂的产H2和CO速率分别达到88.5 mmol gRh-1 h-1和152.3 mmol gRh-1 h-1。值得注意的是，在中等光强度(2.85 W cm-2)照射下，光能-化学能转化效率(LTCEE)达到4.65%，而在文献报道的相同光强度下的能量转化效率接近0%。机理研究表明，CexWO3表面的强CO2吸附、氧的高迁移率和Ce向W物种的电子转移很可能是其高性能的原因。Light-Induced Redox Looping of a Rhodium/CexWO3 Photocatalyst for Highly Active and Robust Dry Reforming of Methane. Angewandte Chemie International Edition, 2022.DOI: 10.1002/anie.202200567
