特定结构复合材料衍生催化剂在甲烷干重整中的研究进展

作     者：谢玄兰 陆志恒 李文志 XIE Xuanlan;LU Zhiheng;LI Wenzhi

作者机构：安徽理工大学地球与环境学院淮南232000 合肥综合性国家科学中心能源研究院合肥230000 中国科学技术大学工程科学学院合肥230000 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年第41卷第6期

页      面：2845-2862页

核心收录：

学科分类：081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：安徽省科技重大专项项目(202003a05020022) 合肥综合性国家科学中心能源研究院重大培育项目(21KZS219) 

主　　题：特定结构复合材料 钙钛矿 尖晶石 水滑石 衍生催化剂 甲烷干重整 反应机制 

摘      要：钙钛矿、尖晶石和水滑石这类特定结构复合材料组成灵活、结构可控、热稳定性较好,在催化应用中吸引了广泛的研究兴趣。甲烷干重整是一项可同时将CH4和CO_(2)转化为低H2/CO摩尔比合成气的极具应用前景技术,常规负载型催化剂在高温重整条件下易面临由积炭和活性组分烧结导致催化剂失活的难题,而由特定结构复合材料衍生的负载型催化剂因在催化活性和稳定性方面表现出一定的优越性而备受关注。本文先简述了甲烷干重整反应特征、面临的挑战以及反应机制研究现状,并阐述钙钛矿、尖晶石和水滑石这3种复合材料的结构特性,作为催化剂前体应用于该反应的优缺点、性能以及催化路径研究现状。文中指出:钙钛矿结构相对更稳定,但高煅烧温度易导致衍生催化剂表面积较低;水滑石衍生催化剂通常具有较高比表面积,且在特定情况下能恢复部分有序层状结构;水滑石与尖晶石对温度相对更敏感一些,存在的反尖晶石结构有利于提高衍生催化剂还原性。此外,还总结了这3种特定结构复合材料衍生催化剂的催化机制,明确CH4是在活性金属位点上活化,因催化剂和操作条件的影响,目前研究人员对于催化剂表面反应机制的细节暂时还没有达成明确共识。最后,本文对特定结构复合材料衍生催化剂在甲烷干重整中的应用提出了建议。