佐治亚理工学院Carsten Sievers等分别通过干法浸渍（DI）、强静电吸附（SEA）、共沉淀（CP）、燃烧法（CS）合成制备了Ni/CZ，即氧化铈、氧化锆担载的Ni催化剂Ni/Ce_0.83Zr_0.17O₂，并通过XAS、TPR、CO化学吸附等方法分析Ni/CZ催化剂中的Ni物种，发现通过共沉淀（CP）、燃烧法（CS）等方法合成的材料中，Ni离子以Ni³⁺形式和较低的含量，通过和氧化铈、氧化锆之间形成混合氧化物改善了CZ铈锆物种的可还原性，同时提升了材料中的活性氧物种。

本文要点：

（1）

通过以上各种方法得到的NiO/CZ催化剂在甲烷干法重整反应中展现较好的活性，同时保证催化剂得以稳定工作。起始甲烷的转化中和还原反应得到的可进行反应的Ni物种之间呈线性关系，并且催化剂失活的主要过程和催化剂合成方法、催化剂的结构有较强关系，所有的催化剂中Ni都会发生团聚。作者发现，即使将Ni催化剂进行分散并形成孤立物种，仍无法免于改善催化剂中Ni物种在催化反应中发生团聚的过程。

（2）

界面上丰富的Ni物种，能够通过对块体材料在低于285 ℃中合成、对界面型材料在235 ℃中合成，并且这种界面Ni物种可以作为反应初始过程中催化活性指示剂。对CH₄和CO₂的反应活性都和界面活性Ni物种的量呈线性关系，说明在Ni上发生的反应是反应中的决速步骤。

（3）

作者对多种方法合成得到的催化剂中失活过程进行研究，为催化剂的设计和优化提供广泛经验。

参考文献

Yimeng Lyu, Jennifer N. Jocz, Rui Xu, Eli Stavitski, and Carsten Sievers*

Nickel Speciation and Methane Dry Reforming Performance of Ni/Ce_xZr_1-xO₂ Prepared by Different Synthesis Methods, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c02426

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02426