【寧夏大學(xué)新聞中心訊 化學(xué)化工學(xué)院】近日，我?！懊夯鶓?yīng)用催化”科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在CO₂加氫催化劑的研究方面取得了新進(jìn)展，設(shè)計(jì)了一種新型層狀Co-Al-O催化劑，實(shí)現(xiàn)CO₂低溫高活性甲烷化。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際知名期刊Applied Catalysis B: Environmental(IF=19.503), 2022, 310, 121303，論文題目：Highly stable and selective layered Co-Al-O catalysts for low-temperature CO₂methanation。論文的第一作者為我校碩士生劉志昊，通訊作者為高新華副研究員和張建利研究員。

隨著各國(guó)對(duì)碳減排技術(shù)的逐漸重視以及我國(guó)雙碳目標(biāo)的提出，CO₂耦合來(lái)自可再生能源的“綠氫”轉(zhuǎn)化制化學(xué)品成為目前CO₂資源化利用的研究熱點(diǎn)。其中，CO₂甲烷化可將可再生能源轉(zhuǎn)存到理想能量載體甲烷中，是煤炭清潔利用、“電轉(zhuǎn)氣”技術(shù)的重要組成部分。然而，該反應(yīng)存在熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)不匹配的問(wèn)題，熱力學(xué)低溫有利，但低溫下反應(yīng)受動(dòng)力學(xué)限制CO₂難以高效轉(zhuǎn)化利用。因此，開(kāi)發(fā)低溫下兼?zhèn)涓叻磻?yīng)活性、高穩(wěn)定性的催化劑非常具有挑戰(zhàn)。

寧夏大學(xué)“煤基應(yīng)用催化”科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)由趙天生教授擔(dān)任學(xué)術(shù)帶頭人，長(zhǎng)期致力于CO/CO₂催化轉(zhuǎn)化研究。近年來(lái)，在環(huán)境友好多相催化劑設(shè)計(jì)、催化劑原位研究方面取得了系列基礎(chǔ)研究成果(Fuel, 2022, 308, 121995; ChemistrySelect, 2021, 6, 9293; Fuel, 2021, 294, 120504; Journal of CO₂Utilization, 2020, 35, 288; Catalysis Science & Technology, 2020, 10, 7034)。本文設(shè)計(jì)了一種高效穩(wěn)定的層狀Co-Al-O催化劑，在較低溫250 ℃條件下，CO₂單程轉(zhuǎn)化率達(dá)到74%，CH₄選擇性接近100%，是目前報(bào)道低溫條件下活性最高的Co基催化劑之一。對(duì)CO₂加氫轉(zhuǎn)化的反應(yīng)路徑研究表明，獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)可使催化劑在高負(fù)載量的同時(shí)保持高分散，暴露更多的Co(111)晶面；通過(guò)改變催化劑制備過(guò)程活化條件，精準(zhǔn)調(diào)控表面金屬物種濃度和堿度，促進(jìn)了反應(yīng)物分子的低溫吸附活化；活化后的CO₂與解離后的H原子發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)碳酸鹽/甲酸鹽中間體，高選擇性生成甲烷。該研究發(fā)現(xiàn)拓展了CO₂加氫催化劑的設(shè)計(jì)思路。

該課題得到國(guó)家自然科學(xué)基金(No.21965029,No.21968025)、寧夏“科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”培養(yǎng)計(jì)劃、寧夏“青年科技人才托舉工程”、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃、化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科等項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337322002430

（責(zé)任編輯：龔旭峰）