新型催化剂促进甲烷干重整制合成气

新型催化剂促进甲烷干重整为合成气

安徽科技大学化工学院王爽副教授和陈明强教授团队以凹凸棒石天然粘土材料为硅源，制备了具有MFI拓扑结构的沸石包覆镍钴合金催化剂，并发现该材料可以有效催化甲烷干重整。合成气的制备。相关研究成果发表在《 B:》上。该论文第一作者为博士生梁德芳。

凹凸棒石基 MFI 沸石封装 Ni-Co 合金催化干重整甲烷生产合成气的示意图。安徽科技大学供图

甲烷干重整可以将甲烷和二氧化碳两种温室气体转化为合成气，进而转化为甲醇和长链碳氢化合物等优质燃料和平台化学品。对于缓解我国液体燃料短缺、支撑“双碳”目标具有巨大潜力。意义重大。

然而，甲烷干重整的高温反应体系很容易因活性组分的烧结和结焦包封而导致镍基催化剂快速失活。因此，开发具有高活性和稳定性的催化剂是一个关键挑战。

在这项工作中，陈明强团队以凹凸棒石天然粘土为硅源，通过结构重塑成功制备了MFI拓扑沸石包覆镍钴合金催化剂。

研究结果表明，沸石包覆层有利于形成稳定、富缺陷的镍钴合金结构，镍钴合金结构促进富电子Ni金属位点的形成，从而显着提高甲烷的产率。碳氢键断裂能力。此外，沸石层表面碱性位点和金属位点的协同作用，改善了二氧化碳分子的吸附/活化以及与焦炭前驱体相互作用将其转化为一氧化碳的过程，从而延长了沸石层的使用寿命。催化剂同时仍能高效催化甲烷干重整反应。”王爽说。

此外，团队成员利用原位漫反射等前沿技术分析了反应物分子和中间产物的吸附活化过程，进一步揭示了甲烷干重整过程中的除焦机理。

王双双表示，“凹凸棒石等粘土材料具有绿色经济、结构稳定性高等优点，是硅、铝的天然来源，也是甲烷干重整催化剂的优良载体。但目前粘土基材料的研究还处于起步阶段。”因此，该领域制备的Ni-粘土基复合材料为提高甲烷干重整催化剂的催化性能提供了优化策略，拓展了粘土基材料在催化方面的应用。甲烷干重整和低浓度煤层气在合成气制备领域的应用。”

审稿人认为，“本文采用凹凸棒石代替商业硅源，制备了具有特定微细观复合孔的沸石封装层，降低了沸石合成成本，并且独特的复合孔可以通过孔有效稳定在合金位点上”。禁闭。同时，它不影响反应物/中间体与封装合金位点之间的紧密接触。这是甲烷干重整催化剂设计和优化策略的创新突破。”