工业上，逆水汽转化反应（RWGS）常用于控制费托合成气中CO和H₂的比例，该反应通常需要非常高的温度和能量输入来克服C=O键解离能和高的反应焓变。因此，亟需探索更加绿色的RWGS反应路线来降低反应温度以提高催化剂的稳定性并降低能耗。

太阳能驱动的RWGS反应被视为支撑能源可持续发展的理想途径。近日，北京大学徐东升教授与南开大学陈朗星教授合作，设计了一种镍纳米颗粒负载的钙钛矿型铟酸镧复合光热催化剂，实现了富氢环境下高效的光热催化逆水汽转化反应，解决了在高氢浓度下易产生CH₄或CH₃OH等副产物的问题。二氧化碳转化率超过了72%，CO的产率达到了1314 mmol g_Ni^-1 h^-1，选择性接近100%。XPS和CO₂程序升温脱附实验表明，钙钛矿型LaInO₃中丰富的氧空位有利于增强CO₂的吸附和活化，而H₂程序升温还原结果证明镍的引入降低了催化剂对H₂的活化温度，原因是金属镍对铟原子周围电子云的拉动及在LaInO₃中引入的更多氧空位进一步促进了反应气体的活化。

相对于热催化过程，光诱导电荷转移过程显著降低了光热催化的反应活化能。准原位XPS测试中O 1s、La 3d和Ni 3p结合能的变化显示出O原子的电子云在光照条件下向金属镍和镧原子部分转移，证实了该催化剂具有光电响应。DFT计算表明，镍的引入增强了催化剂在费米能级的态密度分布，使得电荷转移速率加快，加速反应进行。与担载镍的氧化铟相比，镍/铟酸镧具有更低的CO₂活化吉布斯自由能及更低的CO脱附能垒。

基于上述实验证据，该工作认为光热催化CO₂还原遵循COOH*中间体反应机理，而光诱导电荷转移过程进一步促进了H₂的活化和CO₂加氢。在此过程中，镍和铟酸镧之间的强相互作用增强了CO₂的吸附和活化，降低了初始反应温度，提高了CO的产率，最终降低了整体的反应活化能。

该工作首次设计并制备镍/钙钛矿型铟酸镧材料实现了逆水汽转化反应的光热催化途径，从CO₂加氢产物的选择性和光电活化角度为光热催化剂的设计提供了有价值的参考与见解。