Angew：甲烷干法重整反应机理研究

纳米技术

2021-04-25

甲烷、CO₂两种分子的热催化反应催化共转化制备合成气包括多种复杂基元反应步骤，有鉴于此，中科院化学所何圣贵等报道通过质谱表征方法，对RhTiO₂^-在促进CH₄、CO₂共转化生成H₂+CO的反应中起到的作用，对室温CO_ad吸附分子进行表征，发现RhTiO₂CO^-中CO_ads的脱附步骤是唯一需要提供额外能量的基元步骤。本文研究结果展示了甲烷干法重整过程中的重要活性物种，强调了温度调控对于催化反应的重要性，通过温度调控有望缓解甲烷热解导致的积碳现象。

本文要点：

（1）

通过对气相状态条件中RhTiO₂^-催化CH₄、CO₂转化为合成气的反应进行质谱表征，通过实验验证了该反应中复杂的中间体物种，发现在理论上来说CH₄ + CO₂ → 2H_{2, gas} + CO_gas + CO_ads反应能够在室温条件中发生。同时，作者通过理论计算模拟验证了室温反应的可能性。

（2）

发现在该反应过程中，仅仅最终步骤CO_ads脱附过程需要提供外部能量，因此作者提出温度控制可能有效的优化反应过程，降低反应中积碳效应，有效的在反应中避免不必要的能量消耗。

参考文献

Yuan Yang, Ya-Ke Li, Yan-Xia Zhao, Gong-Ping Wei, Yi Ren, Knut R. Asmis, Sheng-Gui He*, Catalytic Co‐Conversion of CH₄ and CO₂ Mediated by Rhodium‐Titanium Oxide Anions RhTiO₂⁻, Angew. Chem. Int. Ed. 2021,

DOI: 10.1002/anie.202103808

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202103808