二氧化碳甲烷化镍基催化剂的研究进展与展望
陈一铭
摘要：二氧化碳甲烷化技术作为全球气候变化背景下碳捕集与利用(CCU)的关键路径,对实现碳中和目标具有重要意义.镍(Ni)基催化剂因兼具高活性、高甲烷选择性及成本优势已成为二氧化碳甲烷化技术领域的研究核心,但面临低温活性不足、高温易失活及积碳等挑战,因而有必要系统梳理镍基催化剂在二氧化碳甲烷化中的研究进展.对关于二氧化碳甲烷化反应机理的研究现状进行综述,并结合镍催化剂结构及载体性质的研究成果,重点分析活性位点调控及载体设计策略.最新研究成果表明,二氧化碳甲烷化主要遵循甲酸盐反应路径与CO反应路径,Ni的粒径、分散度及与载体的相互作用均显著影响催化性能.引入贵金属、过渡金属及稀土元素作为助剂,可通过优化电子结构、增强金属分散度及调控碱性位点等机制提升催化活性.在载体工程方面,氧化铈(CeO2)、氧化钇(Y2O3)等氧化物通过调控SMSI效应、界面电子结构及氧空位密度可有效提升性能,而碳纳米管(CNT)、分子筛、金属有机框架(MOF)衍生物等新型载体则通过特殊结构增强Ni分散性与抗烧结能力;核壳结构、限域封装等设计可有效抑制Ni颗粒烧结,从而延长催化剂寿命.未来研究需结合原位表征与理论计算,深入解析多路径竞争机制和构效关系,开发精准可控的合成方法以优化助剂与载体的协同效应,推动镍基催化剂向高效、稳定、低成本方向发展,助力二氧化碳甲烷化技术的工业化应用.
关键词：二氧化碳甲烷化镍基催化剂反应机理活性位点反应路径载体性质分散度
分类号：X701(一般性问题)TQ426(试剂与纯化学品的生产)
论文发表日期：2025-05-30
页数：15( 19-32,52 )
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