综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:13918059423
  • 技术服务电话:13918059423
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

氧物种缓释助力碳中和

日期: 2025-07-16
浏览次数: 350

来源:X-MOL

在“双碳”背景下,非CO2温室气体减排同样至关重要。本研究创新性地在450 °C下将CH4和N2O协同转化为合成气(CO和H2),提出了一种高效的N2O-甲烷干重整路径(N2O-DRM)。通过构建Gd2O3负载Ir单原子催化剂,实现了高效转化(N2O转化率99.3%,CH4转化率48.2%),同时抑制了产物的过度氧化。机理研究表明,稀土氧化钆通过缓释氧物种促进CO的选择性生成,Ir单原子则有效促进CH4活化与H2形成。

全球变暖是21世纪最严峻的环境挑战之一。其中,氧化亚氮(N2O)是第三大温室气体,其温室效应是二氧化碳的273倍,且其大气寿命超过110年。更令人担忧的是,N2O还是目前已知最主要的臭氧层破坏物质。工业生产过程中(如己二酸和己内酰胺的合成)会集中排放高浓度的N2O(体积分数高达10−40%),亟需高效治理。与此同时,甲烷(CH4)作为第二大温室气体,其温室效应是CO2的28倍,在天然气和页岩气中广泛存在,具备重要的碳资源价值。在全球“碳中和”目标下,仅控制CO2已不足以应对挑战,N2O和CH4的协同转化(Covalorization)成为碳减排和资源化利用的潜力路径。

合成气(CO + H2)是重要的基础平台化学品,可通过费托合成进一步转化为燃料或高附加值化学品。传统CO2驱动的甲烷干重整(CO2-DRM)是制备合成气的重要方法,但往往需要超过650 °C的高温,存在能耗高、反应选择性差及催化剂烧结失活等问题。受此前该团队关于N2O与丙烷干重整研究的启发(ACS Catal. 2024, 14, 13520−13530),N2O-甲烷干重整(N2O-DRM)被提出,有望以更低温度实现合成气制备,并同步削减两种强温室气体。N2O-DRM催化剂的设计需同时满足:促进CH4、N2O活化,抑制过度氧化。氧亲和力的调控被认为是影响反应路径和产物选择性的关键。此前在Fe-ZSM-5和Cu-ZSM-5体系中,调控N2O分解所产生的“单原子氧”中间体已被用于开发选择性甲烷氧化过程。

本研究设计构筑了Gd2O3负载的Ir单原子催化剂(Ir1-Gd2O3),实现了在仅450 °C下的高效N2O-DRM反应。稀土氧化钆具有独特的缓释氧物种能力,能够实现可控的活性氧释放,减少副反应。而Ir单原子位点则有效活化CH4并作为H*储库以生成H2,从而实现高效的温室气体协同转化。本研究不仅首次在热催化研究中展示了Gd2O3单原子催化体系的优异性能,也为非CO2温室气体的资源化利用提供了全新策略。



Hot News / 相关推荐
  • 2026 - 06 - 04
    点击次数: 16
    来源:X-MOL直接甲醇燃料电池(DMFC)技术的持续发展对高性能、高耐久性贵金属基电催化剂的研发提出了日益严苛的要求。本文通过溶剂热共组装策略,合理设计并合成了由二氧化铈纳米棒与石墨烯构成的三维(3D)交联纳米结构复合催化剂(CeO2 NRs-G)。超细铂纳米颗粒被均匀锚定于该分级多孔骨架上,形成Pt/CeO2 NRs-G催化剂。该3D纳米结构兼具石墨烯的高导电性与多孔网络结构,可有效促进物质与...
  • 2026 - 06 - 03
    点击次数: 38
    来源:X-MOL相较于其他铜掺杂纳米氧化铈材料,于近室温条件下制备的8% Cu–纳米氧化铈在水煤气变换(WGS)反应中展现出优异的催化性能,但其原因十年来一直不甚明确[Si, R. 等,Catal. Today 2012, 180(1), 68–80.]。为探究该现象,我们对采用相同共沉淀法制备的、含铜量为0–16%的纳米氧化铈晶粒进行了电导率测试,并结合对分布函数(PDF)分析获得的结构信息开展...
  • 2026 - 06 - 03
    点击次数: 39
    来源:X-MOL绿色光催化氧化材料作为环境和化学工程可持续发展的环保策略,吸引了广泛的研究关注。在这项工作中,在温和条件下,以溶温合成了一种新型二维铈基金属有机框架(Ce-MnTCPP)。该框架由锰卟啉配体 MnTCPP 构建,这是一种锰卟啉配体,由 Mn 2+ 离子与四氢喧啶卟啉(TCPP)及铀离子配位形成,已被证明是选择性氧化四氢喹啉的高效光催化剂。在 395 纳米 LED 照射下,其催化性能...
  • 2026 - 06 - 02
    点击次数: 60
    来源:X-MOL为寻找高效的二氧化碳还原光催化剂,稀土元素掺杂因其独特的电子结构和能级而受到广泛关注,可显著增强光吸收能力和电荷转移效率。本研究采用表面活性剂辅助水热法合成了二维超薄铒(Er)掺杂BiOCl纳米片。Er掺杂不仅抑制了光生载流子的复合,还进一步增强了BiOCl纳米片的光催化记忆效应。Er掺杂与前期可见光辐照诱导的光催化记忆效应之间的协同作用,大幅调控了BiOCl纳米片内部的电子态。实...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务