CO₂加氢制低碳烯烃是碳资源化利用的重要路径，但该过程涉及两个温区不匹配的反应步骤：逆水煤气变换（RWGS）是吸热反应，需要高温（>400℃）以高效生成CO；而费托合成（FTS）是放热反应，需要在中等温度（200-350℃）下进行以促进C-C偶联并抑制甲烷生成。传统单温区反应器难以同时满足这两个反应的最佳温度条件。

双温区光热串联反应器的设计理念应运而生：在同一反应器中设置两个温度不同的催化剂床层，上层（高温区）驱动RWGS反应将CO₂转化为CO，下层（低温区）驱动FTS反应将CO加氢为烯烃。这种设计巧妙地将光热效应的优势与串联反应策略相结合。

在双温区反应器的具体实现中，上层床层采用具有优异光热吸收性能的催化剂。例如，石墨烯修饰的In₂O₃上层床层可提供强宽带光吸收，在光照下实现高效光热加热，达到400℃以上的高温以驱动RWGS反应。下层床层则采用FTS催化剂（如Fe基或Co基催化剂），通过热传导和反应气流携带的热量维持在200-350℃的适宜温度。

双温区反应器的关键在于两个床层之间的热隔离和温度梯度控制。通过合理设计床层之间的隔热层（如石英棉）和调节上下床层的催化剂装填量，可在两个床层之间建立稳定的温度梯度。光强主要被上层床层吸收，下层床层的温度由热传导和反应热共同维持。

双温区策略的优势在于：可在单一反应器中实现CO₂到烯烃的直接转化，避免了两步法中的中间产物分离和再加热步骤；光热效应为吸热的RWGS反应提供了能量，而FTS反应放出的热量可部分回补RWGS反应的热需求，实现能量的梯级利用。

在实验研究中，双温区反应器的性能评价需分别监测两个床层的出口气体组成。在上层床层出口（下层床层入口）取样分析CO和未反应的CO₂，在下层床层出口分析烯烃、烷烃和CO的最终分布。通过对比单温区和双温区反应器的产物分布，可量化双温区设计对烯烃选择性的提升效果。

北京中教金源科技有限公司的光热催化微反系统，支持双床层独立控温和多点测温，可满足双温区串联反应器的实验需求，为CO₂加氢制烯烃等复杂反应路径的研究提供平台。