来源：X-MOL
水泥工业中石灰石（主要成分为碳酸钙）的热分解过程能耗极高，并会产生大量的二氧化碳排放。碳酸盐氢化反应，IE在氢气气氛下进行碳酸钙分解，近年来已成为一种很有前景的策略，它既能加速分解，又能实现原位二氧化碳转化为一氧化碳。然而，直接碳酸钙加氢反应本身就受到分解速率和一氧化碳选择性之间权衡的限制。本文通过在碳酸钙加氢体系中引入镓助催化的二氧化铈催化剂来解决这一限制。采用浸渍法在富氧空位的二氧化铈上合成了一系列不同镓负载量的Ga/CeO₂催化剂，从而获得了高度分散的镓物种。系统地评估了不同镓负载量、反应温度、催化剂与碳酸钙的质量比、氢气浓度和气体时空速度等因素对催化剂催化性能的影响。在所测试的催化剂中，3%Ga/CeO₂表现出最佳性能，在700 °C下CO选择性约为80%，同时加速了CaCO₃的分解，与直接CaCO₃加氢相比，反应时间从16.3分钟缩短至10.8分钟。此外，采用原位红外光谱结合密度泛函理论（DFT）计算来阐明其促进机制。结果表明，富电子的Ga-CeO₂界面位点是关键活性中心。在没有催化剂的情况下，由于CaO上H₂的离解能垒较高，H₂活化受到阻碍，从而限制了CaCO₃加氢的效率。相比之下，Ga-CeO₂界面为H₂活化提供了低能垒的途径，生成大量活性H物种，这些物种易于与吸附的CO₂或CaCO₃反应。这种界面协同作用有效地调节了CaCO₃氢化过程中的反应路径，并增强了 CO 的生成。