原创 西北工大
背景介绍
大气中CO2浓度的增加导致严重的温室效应和全球变暖。由于CO可以通过费托合成制备多种高附加值化学品， 因此热催化还原CO2制备CO（RWGS反应）是一种有效的实现碳封闭循环的策略。如前所述，RWGS反应为一吸热过程，高温（> 500 °C）有利于CO2向CO的转化，提高反应的选择性，但此时存在高耗能的问题。降低反应温度虽然可以减少能量消耗，但低的CO2转化率以及副产物CH4的生成都限制了低温RWGS反应的发展。因此探究低温下具有高反应活性、高选择性以及高CO2转化效率的催化剂成为RWGS反应领域研究的重点。。
成果简介
西北工业大学张和鹏教授团队以Ni为掺杂剂，制备了一种高活性、高稳定性的Ni掺杂CeO2催化剂（1.0-Ni-CeO2），并将其用于低温催化逆水煤气反应的研究。结果显示，在300 ℃、质量空速为60000 mL·g−1·h−1时， CO的选择性为100%，1.0-Ni-CeO2单位质量Ni的CO生成速率可达1382 mmol·gNi−1·h−1。DFT计算和原位漫反射红外（DRIFTS）结果表明，H2在1.0-Ni-CeO2表面氧空位处发生异裂，形成Ce3+-OH和Ce-H物种，Ni的掺杂大幅提高了Ce-H物种的稳定性。CO2优先与Ce3+-OH发生作用形成碳酸氢盐，而Ce-H物种释放的H-进一步将碳酸氢盐还原，经甲酸盐中间体最终生成CO。本工作的新发现为进一步深入了解RWGS反应机理奠定基础，同时也为设计经济、高效和稳定的低温 RWGS反应催化剂提供了一种新的思路。
