市場(chǎng)星報(bào)、安徽財(cái)經(jīng)網(wǎng)(xomn.cn)、掌中安徽訊 (施培松 趙永莉)近日，安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院王一雙副教授、陳明強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在化學(xué)類頂尖期刊Applied Catalysis B: Environmental發(fā)表了題為“Dry Reforming of Methane for Syngas Production over Attapulgite-Derived MFI Zeolite Encapsulated Bi llic Ni-Co Catalysts”的論文。
甲烷干重整可以將甲烷和二氧化碳兩種溫室氣體增值轉(zhuǎn)化為合成氣，進(jìn)而通過(guò)費(fèi)托合成轉(zhuǎn)化為甲醇、長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔锏葍?yōu)質(zhì)燃料和平臺(tái)化學(xué)品，對(duì)緩解我國(guó)液體燃料緊缺、助力“雙碳”目標(biāo)具有重大意義。然而，高溫反應(yīng)體系易導(dǎo)致Ni基催化劑因活性組分燒結(jié)、積炭封裝而快速失活。因此，開(kāi)發(fā)具有高活性、高穩(wěn)定性的催化劑是關(guān)鍵挑戰(zhàn)。本研究提出一種凹凸棒石基MFI(ADM)沸石封裝Ni-Co合金(10Ni1Co@ADM-0.1)用于催化甲烷干重整，實(shí)現(xiàn)了甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)71%、二氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)93%、H2/CO摩爾比高于0.9，且在100 h的穩(wěn)定性測(cè)試中沒(méi)有明顯失活。
10Ni1Co@ADM-0.1催化劑的制備
該工作通過(guò)一鍋水熱法制備了凹凸棒石基MFI沸石封裝Ni-Co合金結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)研究了物理限域耦合合金效應(yīng)如何穩(wěn)定催化劑活性位點(diǎn)的同時(shí)而不犧牲其活性，從而提高DRM性能。富缺陷Ni-Co合金可通過(guò)Ni表面電子富集增強(qiáng)甲烷C-H裂解能力，其缺陷位點(diǎn)與ADM沸石封裝層表面堿性位點(diǎn)可協(xié)同促進(jìn)CO2分子吸附活化及時(shí)移除C*積炭前驅(qū)體。另外，ADM沸石可提供物理封裝作用抑制合金結(jié)構(gòu)的遷移、合并、生長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定催化轉(zhuǎn)化甲烷-二氧化碳制備合成氣。
10Ni1Co@ADM-0.1催化劑催化甲烷-二氧化碳重整制備合成氣反應(yīng)機(jī)制
研究發(fā)現(xiàn)，硅基多孔材料的封裝耦合雙金屬協(xié)同作用調(diào)控策略對(duì)維穩(wěn)金屬位點(diǎn)高效催化活性具有重要影響。在此基礎(chǔ)上，本研究采用凹凸棒石(ATP)天然黏土作硅源經(jīng)結(jié)構(gòu)重塑制備ADM沸石封裝層抑制活性組分的遷移團(tuán)聚，此外，利用Ni-Co合金界面進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移增強(qiáng)Ni金屬位點(diǎn)對(duì)甲烷C-H鍵裂解能力。與傳統(tǒng)催化劑調(diào)控措施相比，在延長(zhǎng)催化劑使用壽命的同時(shí)仍能高效催化DRM反應(yīng)。
以上工作得到了安徽高校研究生科學(xué)研究項(xiàng)目基金、安徽省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目基金、安徽省科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目基金、安徽理工大學(xué)博士基金項(xiàng)目等資助。
