天然气清洁低碳开发利用是实现碳达峰、碳中和的桥梁。目前，我国天然气开采和利用正从常规天然气转向非常规天然气。非常规天然气中，主要成分除甲烷（CH₄）外，还有大量的硫化氢（H₂S）和二氧化碳（CO₂）等气体。传统方式对非常规天然气中这些气体的转化利用，存在能耗高、污染大等严重问题，将这些气体进行高值利用是低碳、清洁、可持续社会发展的重要方向。通过光的引入来活化CH₄和CO₂进行催化转化利用^[1-5]，不仅能够大大降低反应能耗，还能引导反应中间路径，最终提升产物生成效率与选择性。我们发现光在CH₄水汽重整制氢、CH₄直接氧化制取甲醇以及CH₄干重整制合成气等方面均表现出了比传统方式进行CH₄催化转化利用更优异的性能。在CH₄干重整制取合成气（H₂和CO）中，逆水汽反应导致了反应产生的合成气中H₂/CO的比例小于1.0，这不仅降低了甲烷转化效率，也阻碍了产物合成气用于费-托(FT)合成长链液体燃料。近期我们发现Ni/Ga₂O₃在较低温度下，通过太阳能聚光催化可以获得接近1.0的H₂/CO比率的合成气^[1]。通过原位红外以及质谱分析，发现光的加入使甲烷干重整过程中的逆水汽反应被明显抑制。结合密度泛函理论计算(DFT)和X射线光电子能谱对表面Ni的分析，进一步揭示了光的加入使电子转移方向由基底Ga₂O₃向Ni转移，从而导致Ni上富集的电子促使CH₄解离的H^*更多地参与H₂的形成中，而不是与其竞争的逆水汽反应中，因此导致产物中H₂/CO比例的提高。这项工作为提升太阳能聚光催化甲烷干重整中H₂/CO比例提供了一项新的策略。

甲烷，二氧化碳，高值利用，聚光催化，太阳能