在LaNiO₃钙钛矿催化剂中通过Fe对Ni进行掺杂，能够有效的改善催化剂的催化反应稳定性，抑制在干法甲烷重整反应过程中的抗积碳作用。有鉴于此，新加坡国立大学Sibudjing Kawi、路易斯安那州立大学James J. Spivey等报道了 La_0.9Sr_0.1Ni_0.5Fe_0.5O₃催化剂在干法甲烷重整反应过程中的性能，考察了其催化性能和La_0.9Sr_0.1NiO₃性能之间的区别。通过同位素标记反应物、原位DRIFT分析，作者发现该反应中碳酸氧镧是CO₂活化、甲烷的羰基化氧化反应中间体物种，其中羰基中间体物种通过MvK型还原反应过程进行，通过La_0.9Sr_0.1Ni_0.5Fe_0.5O₃中的晶格氧物种实现。

本文要点：

（1）

作者通过XRD、H₂-TPR、XAS、XPS、O₂-TPD-MS、O₂-TPD-MS等测试方法研究了反应机理，作者观测到和La_0.9Sr_0.1NiO₃有所区别，该催化剂会在H₂还原处理后分解生成Ni/La₂O_3-xSrO，因此钙钛矿结构遭到破坏；但是，La_0.9Sr_0.1Ni_0.5Fe_0.5O₃中在H₂还原和DRM干法重整反应后都能够部分保持钙钛矿基结构。

（2）

作者在对La_0.9Sr_0.1Ni_0.5Fe_0.5O₃在催化反应后的情况进行表征，结果发现在H₂还原预处理/CH₄气氛中暴露后，钙钛矿晶相分解为La₂O₃和NiFe，但是在CO₂、CH₄/CO₂混合气体中结构重新形成钙钛矿相，钙钛矿晶相的循环分解和形成过程，伴随着释放和捕捉氧钙钛矿中的氧元素过程，和NiFe合金中的Fe⁰、钙钛矿Fe³⁺/Fe⁴⁺之间的还原循环过程。

相比而言，La_0.9Sr_0.1NiO₃在CO₂气氛中形成稳定的La_1-xSr_xFeO₃钙钛矿相，并且未发现钙钛矿晶相的重构。作者认为在DRM环境中生成稳定的La_1-xSr_xFeO₃ 钙钛矿相、较高的储氧/释放过程是La_0.9Sr_0.1Ni_0.5Fe_0.5O₃催化剂抗积碳的主要原因。

参考文献

Sonali Das, Srikar Bhattar, Lina Liu, Zhigang Wang, shibo xi, James J. Spivey, and Sibudjing Kawi

Effect of partial Fe substitution in La_0.9Sr_0.1NiO₃ perovskite-derived catalysts on reaction mechanism of methane dry reforming, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c01229

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01229