目前，二氧化碳排放量呈現(xiàn)不斷增長的趨勢，這大大加劇了氣候變化、全球變暖以及生態(tài)平衡的破壞。雖然直接減少二氧化碳排放仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)，但將二氧化碳催化轉化為燃料和化學品可以回收二氧化碳，并可以減少二氧化碳的凈排放。
在各種轉化途徑中，通過逆水氣轉移(RWGS)反應將CO2還原為CO越來越受到關注，因為所產生的CO可以通過不同方法進一步轉化為增值產品，例如，甲醇合成和費托合成。但是，RWGS反應常常伴隨著甲烷化副反應。而CH4是一種非常穩(wěn)定的分子，它的進一步轉化比CO要困難得多。因此，如何抑制甲烷化反應并提高RWGS反應的選擇性是設計催化劑的關鍵因素。鎳基催化劑具有較高的加氫活性，價格相對便宜。然而，由于Ni是一種常見的甲烷化催化劑，所以Ni催化劑通常表現(xiàn)出較低的CO選擇性。因此，如何選擇性提高Ni基催化劑在CO2加氫反應中對RWGS反應的選擇性，而抑制生成的CO進一步加氫產生CH4，是改性Ni基催化劑的關鍵。
針對以上難題，天津大學祝新利課題組提出將金屬Ag摻雜到Ni基催化劑中，形成Ni-Ag雙金屬催化劑。通過XRD、H2-TPR、TEM、CO-FTIR、CO脈沖、CO-TPD、CO2-TPD等表征表明，Ag顆粒和高度分散的Ag都與Ni顆粒直接接觸，而且表面Ag通過幾何效應和電子效應改變了Ni的性質。Ni表面暴露的Ni位點減少，Ni表面集合體尺寸(ensemble size)減??；Ni向Ag的電子轉移。這些導致CO在催化劑表面的的吸附量和強度都降低了，有利于CO的脫附，從而降低CO的甲烷化活性和提高CO的選擇性。通過活性測試表明，Ag的摻雜使得Ni基催化劑從選擇性甲烷化轉變?yōu)檫x擇性RWGS。在400°C，空速(GHSV) > 300 L?g-1?h-1的條件下，Ni-Ag催化劑(Ag/Ni = 0.3)的CO選擇性為100%；即使GHSV低為15 L?g-1?h-1, CO選擇性仍> 80.7%。此外，Ni-Ag催化劑在RWGS反應中表現(xiàn)非常穩(wěn)定。 本文所報道的通過表面Ag來提高Ni催化劑在CO2加氫反應中RWGS選擇性而抑制甲烷化的策略，為二氧化碳高選擇性還原為CO的催化劑設計和開發(fā)提供了借鑒。 論文信息 Blocking Methanation during Reverse Water Gas Shift Reaction on Ni/SiO2 Catalysts by Surface Ag Chu Zhang, Ruoyu Zhang, Yuxin Liu, Xiaoxia Wu, Dr. Hua Wang, Prof.?Dr. Qingfeng Ge, Prof.?Dr. Xinli Zhu 本文第一作者為碩士研究生張楚。 ChemCatChem DOI: 10.1002/cctc.202201284
