武汉纺织大学陈嵘课题组近期发表的研究报道了一种双金属Pt-Rh/TiO₂光催化剂，在室温（25 ℃）常压条件下成功将有毒的一氧化碳（CO）与H₂O高效转化为乙烯（C₂H₄）。该研究通过精准调控Pt与Rh的原子比例（最优为2:8），实现了C₂H₄产率高达362.94 µmol·g⁻¹，选择性达45%，并在连续26小时光照下保持稳定性能。结合原位表征与DFT计算，揭示了Pt-Rh合金中Rh位点作为CO还原的主要活性中心，促进电子积累与不对称C-C耦合，显著降低反应能垒，为温和条件下CO资源化利用提供了新策略。
No.1 光驱动CO制C₂H₄催化体系
实现了在常温常压条件下，利用太阳能驱动CO与H₂O直接高选择性合成乙烯。该体系突破了传统热催化（需200-450 ℃高温）和电催化（选择性低）的限制，反应温度维持在25℃。C₂H₄产率高达362.94 μmol·g⁻¹，选择性达45%，为CO低温转化提供了全新路径。
No.2 揭示Pt-Rh双金属协同电子效应与关键中间体
通过原位XPS和UPS证实光照下电子从Pt定向迁移至Rh位点，导致Rh3d结合能负移0.11 eV，Pt4f正移0.09 eV，显著增强Rh位点电子密度和对CO的活化能力。原位DRIFTS捕获到关键C-C耦合中间体COCO（1712 cm⁻¹）及混合吸附构型CO bridge（1892 cm⁻¹），明确了反应路径。
No.3 卓越的催化稳定性与抗积碳能力
催化剂在26小时连续光照下性能无衰减，反应后XRD、TEM、XPS表征显示晶体结构、形貌及金属化学态均保持不变，ICP测试证实无金属溶出，展现了优异的稳定性抗积碳能力，具备实际应用潜力。
图1. 催化剂的合成和表征。（a）Pt-Rh/TiO₂合成过程示意图。（b）Pt-Rh/TiO₂和Pt-Rh合金的PXRD图谱。（c）扫描透射电子显微镜（STEM）图像、（d）粒度分布、（e）高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像、（f）双Cs校正器透射电子显微镜图像、（g）原子分辨率EDX映射和（h）Pt-Rh/的线EDX。
图2. Pt-Rh/TiO₂的光催化性能。反应条件为：将10 mg催化剂分散在溶液中，用300 W氙灯，反应器加入Ar（99.99%）和CO（99.99%），Ar与CO的体积比为4：1，反应温度保持在25°C，（a）光催化COR活性和（b）选择性相对于Pt-Rh/TiO₂。（c）优化反应下Pt-Rh/TiO₂的光催化COR反应稳定性。（d）13CO存在下C₂H₄生产的GC-MS谱图。（e）在相同条件下（与COR相同，但CO气体被取代为CO₂）在Pt-Rh/TiO₂上的光催化CO2R活性。（f）CO和（g）CO₂气氛下3h内光催化C₂H₄生产性能差异。
图3. Pt-Rh/TiO₂的光电特性。（a）紫外-可见光漫射反射光谱；（b）DRS结果转换带隙图；（c）X射线光电子能谱价带谱；（D）半导体能带结构；（E）瞬态光电流响应图；（F）电化学阻抗图；（g）线性扫描伏特曲线；（h）TiO₂、Pt/TiO₂、Rh/TiO₂和Pt-Rh/TiO₂光催化剂的电化学莫特-肖特基曲线。
图4.光电特性和电荷转移的研究。使用300 nm光源作为泵浦光，在不同时间尺度上，（a）TiO₂、（b）Pt/TiO₂、（c）Rh/TiO₂、（d）Pt-Rh/TiO₂瞬态吸收（TA）光谱的2D伪彩色图。（e）TiO₂、（f）Pt/TiO₂、（g）Rh/TiO₂、（h）Pt-Rh/TiO₂的多指数fs-Tas动力学拟合。Pt-Rh/TiO₂内（i）Pt4f和（j）Rh3d的原位光照XPS光谱。（k）TiO₂、Pt/TiO₂、Rh/TiO₂和Pt-Rh/TiO₂的UPS光谱。
图5. 光催化反应机理研究。（a）Pt/TiO₂、（b）Rh/TiO₂、（c）Pt-Rh/TiO₂的原位时间分辨漫反射傅里叶变换红外光谱。（D）COtop和CObridge吸附构型分别对Rh/TiO₂和Pt-Rh/TiO₂的吸附能。COtop和CObridge吸附构型在（e）Rh/TiO₂和（f）Pt-Rh/TiO₂上的状态密度。（g）在Pt-Rh/TiO₂上形成*COtop*COtop和*CObridge的电荷密度差图。（h）计算了Pt-Rh/TiO₂上CO到C₂H₄的势能图。（i）提出在Pt-Rh/TiO₂上光催化还原CO的反应机理。
在上述文献中提到的常温常压气固相催化反应研究中，实现对反应过程的高精度控制与气体产物的准确定量，是推动反应机理深入探索与催化材料优化的关键环节。面向这一情况，泊菲莱推出的微量气体反应高精度定量评价方案，致力于为高要求的催化研究构建精准、可靠且高效的实验平台。该方案是以μGAS1000微量气体反应评价系统为核心，搭配多种氙灯光源（如：PLS-CS300、PLS-SXE300E、PLS-SME400E H1等）、各类检测模块等多个部分组成，充分发挥了产品具有的上位机智能调控、强稳定性及高准确性，可搭配性强等特点，全面支撑反应从条件探索到机理分析的完整研究流程。
关键特性
No.1 智能控制，操作便捷
氙灯光源与 μGAS1000 微量气体反应评价系统配备专业上位机软件。氙灯光源（如：PLS-SXE300E、PLS-SME400E H1）本身便支持计算机远程监控与电流等相应参数调节，可显著提升实验效率。μGAS1000则集成了自动进样与气体循环模块，可实现长时间无人值守运行。系统搭配的上位机程序不仅可实现压力、温度等关键参数的高精度调控，同时还能将实验数据进行自动记录及报告智能导出，显著助力过程复盘与结果分析。
No.2 稳定可靠，数据精准
为保障实验结果的准确性与可靠性，氙灯光源（如：PLS-CS300）电源波动性控制在±2%以内，保障了稳定的光强输出。μGAS1000微量气体反应评价系统则采用全新结构设计，具备高气密性，其动态漏氧率 <0.1μmol/h；同时，该系统标准曲线线性回归度> 0.999，同一浓度连续四次进样的相对标准偏差（RSD）<3%，准确性达科学级水准。上述产品的稳定可靠为客户实验的开展与测试结果的精准性提供坚实保障。
No.3 模块灵活，兼容多类反应
微量气体反应高精度定量评价方案具备高度模块化和可扩展性，可灵活更换光照模块、多种规格的反应器件以及各类检测模块等器件。以上的多模块更换使得该方案可以全面支持光电催化、电催化、微负压或常压条件下的光致热催化等多种反应体系，实现对气-固、气-液等多相催化反应过程的高精度评价与机理研究。
写在最后
CO的高值化转化是碳资源利用的重要方向。本研究通过Pt-Rh双金属协同效应与界面电子结构调控，实现了室温下CO向C₂H₄的高效光催化转化，突破了传统热催化或电催化对条件苛刻、选择性低的限制。而微量气体反应高精度定量评价方案凭借上位机智能调控、强稳定性及高准确性，可搭配多样等优势，为这类常温常压反应研究提供了可靠的实验基础，加速了从基础研究到实际应用的转化。
文献信息
Chengxin Zhu, Wei Zhang, etal. Bimetallic Pt-Rh/TiO₂ boosting the room-temperature solar-driven CO selective conversion to ethylene. Applied Catalysis B: Environment and Energy, 380(2026) 125787.
