光热协同催化是近年来的研究热点，利用光能产生的热效应促进催化反应，在CO₂加氢、甲烷重整等领域展现巨大潜力。然而，光热协同催化对反应器有特殊要求：既要透光（引入光照），又要耐高温（可达600℃），还要能精确控温。传统的金属反应器无法透光，石英反应器则难以承受高压。北京中教金源科技有限公司的微型光热催化微反系统（CEL-GPPCM），采用石英反应器与金属加热炉分离设计，实现了光场与热场的独立调控。

一、反应器设计要点

光热协同微反系统的核心是石英反应器。石英在紫外-可见-近红外区透光率>90%，可让光源照射催化剂床层；同时石英耐温可达1100℃，满足高温光热反应需求。反应器内径4-10mm，催化剂装填量0.1-2g。

光源导入：采用光纤或导光柱将氙灯或LED光源从外部导入，聚焦在催化剂床层上。光纤导光将光源置于反应区外，避免高温对光源的损害，也防止光源热量干扰温度控制。

温度控制：反应器外部配备电加热炉，可独立控制反应器温度（室温-800℃）。催化剂床层温度通过插入的热电偶测量，光热效应产生的额外温升可通过调节光强精确控制。

二、光热协同实验设计

光热协同催化实验需设计三组对照：

1. 纯热反应：黑暗条件下，电炉加热至目标温度。

2. 纯光反应：光照条件下，强力冷却维持室温。

3. 光热协同反应：光照+电炉加热（或仅光照自热）。

通过比较三组实验的转化率和选择性，可定量评估光热协同效应。

三、应用案例：CO₂加氢制甲醇

在光热协同微反系统中，使用In₂O₃/ZrO₂催化剂，在300℃、3MPa条件下进行CO₂加氢。纯热催化甲醇选择性约65%；引入光照（氙灯全光谱）后，催化剂表面因光热效应局部升温，甲醇选择性提升至82%，CO₂转化率提高40%。原位红外光谱显示，光照促进了*HCOO中间体的生成和转化。

北京中教金源科技有限公司的微型光热催化微反系统，支持多路气体进料和在线色谱联用，已广泛应用于光热CO₂加氢、甲烷干重整等研究。