沸石負(fù)載的鎳 (Ni) 催化劑已被廣泛研究用于甲烷干重整 (DRM)。一般認(rèn)為，在反應(yīng)之前或反應(yīng)過程中，Ni被還原成金屬態(tài)以充當(dāng)催化位點(diǎn)。
在這里，阿卜杜拉國王科技大學(xué)Jorge Gascon，Yu Han采用配體保護(hù)的合成方法來實(shí)現(xiàn) Ni 高度結(jié)合到 MFI 沸石的骨架中。
文章要點(diǎn)
1）在 600 °C 下進(jìn)行的 DRM 反應(yīng)過程中，摻入的 Ni 物質(zhì)保留了其陽離子性質(zhì)，與相同負(fù)載量的負(fù)載金屬 Ni 顆粒相比，表現(xiàn)出更高的表觀催化活性和顯著更高的催化穩(wěn)定性。
2）根據(jù)理論和實(shí)驗(yàn)證據(jù)，將Ni納入沸石骨架中會(huì)導(dǎo)致金屬-氧(Niδ+-O(2?xi)?)對(duì)的形成，該對(duì)作為催化活性位點(diǎn)，促進(jìn)了分子篩的解離。CH4中的C?H鍵合機(jī)制與金屬Ni不同。陽離子Ni單位點(diǎn)CH4的轉(zhuǎn)化遵循CHx氧化途徑，其特點(diǎn)是部分裂解中間體CHx*快速轉(zhuǎn)化，有效抑制焦炭形成。通過鑒定反應(yīng)中間體，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了CHx氧化途徑的存在。
這些新的機(jī)理見解闡明了所開發(fā)的Ni-MFI催化劑的卓越性能，并為設(shè)計(jì)更高效、更穩(wěn)定的鎳基DRM催化劑提供了指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
Qingpeng Cheng, et al, Highly Efficient and Stable Methane Dry Reforming Enabled by a Single-Site Cationic Ni Catalyst, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c04581
https://doi.org/10.1021/jacs.3c04581
