校园新闻网讯 在“双碳”目标和化工过程绿色转型背景下，C1分子（如CO、CO2、CH4、CH3OH、CH2O等）的高效转化，是实现碳资源循环利用、绿色制氢和低碳化学品合成的重要路径。传统热催化过程通常依赖外部炉体或化石燃料燃烧供热，存在传热效率低、能耗高、温度分布不均以及催化剂易失活等问题，亟需发展更加高效、低碳、可控的催化供能方式。
围绕这一前沿方向，宁波工程学院新能源学院碳中和团队系统梳理了焦耳热催化在C1分子转化中的研究进展。焦耳热催化通过电流直接作用于导电催化剂或导电载体，使催化剂本身同时承担“原位热源”和“反应位点”的功能。相比传统外部加热方式，该技术能够将热量快速、均匀地输送至催化界面，有助于降低传热阻力、提升能量利用效率，并实现反应过程的快速启停和精准控温。
文章重点总结了焦耳热催化在CO2甲烷化、重整制氢、甲醛和一氧化碳氧化等典型C1分子转化反应中的应用进展，归纳了导电泡沫金属、碳基材料、碳化硅等结构化载体在提升传热传质效率、强化催化反应过程中的作用。在此基础上，文章进一步从强化传热、电子动力学和能带结构调控三个方面，阐释了焦耳热催化的电热协同机制，指出电流不仅可以改善催化床层内部供热方式，还可能通过促进电子迁移、晶格氧释放和界面电荷重构等过程，影响反应路径与催化活性。
该工作认为，焦耳热催化为C1分子高效转化和化工过程电气化提供了新的研究思路。未来仍需在电场效应与热效应的定量区分、原位表征技术、导电整体式催化剂设计、反应器放大及电热系统集成等方面开展深入研究。该工作为理解焦耳热催化的作用机制、推动低碳催化过程发展提供了有益参考。
该综述成果以“Beyond Furnaces: Harnessing In-Situ Joule Heating for Efficient C1 Catalysis”为题发表在国际期刊Carbon Energy上。宁波工程学院新能源学院孔雪博士为论文第一作者，李小鹏教授、薛业建教授和罗维教授为论文共同通讯作者，宁波工程学院新能源学院为论文第一完成单位。
论文链接：https://doi.org/10.1002/cey2.7027
