工业中从NH₃、CH₄合成HCN的过程中，通常需要使用贵金属Pt、Pt-Rh催化剂，同时需要较高温度中进行（~1600 K），从能量、操作、安全等多种角度，将该反应的温度降低是非常有效的方法，有鉴于此，大连理工大学易颜辉等报道了一种甲烷的氨重整反应制备HCN、H₂的方法，具体在673 K中通过CH₄/NH₃ plasma、Cu/silicalite-1催化剂实现，实现了30 %的甲烷转化率和79 %的HCN选择性。通过催化剂表征、plasma表征方法揭示了其中优异的反应性能来自于金属态Cu活性物种。此外，作者提出了可能的反应过程，通过DFT计算模拟认为，该反应具体通过E-R反应和plasma形成的N、NH、NH₂、CH自由基进行反应。

而且，该方法学中Cu/silicalite-1催化剂的花费仅仅是商业Pt催化剂的5 %。

本文要点：

（1）

通过催化剂的相关表征，发现催化剂中的金属态Cu纳米粒子（2~3 nm）是催化反应活性中心。该反应中由于E-R反应中，自由基反应中导致plasma中的自由基物种和Cu催化剂界面上吸附的自由基物种之间的反应能垒较低。

（2）

作者发现该反应中的能量消耗能够通过优化plasma过程、优化反应物条件（流速/停留时间等）、催化剂改性（Cu纳米粒子附近的环境等）、plasma状态（火花放电、电弧放电、脉冲放电）等进一步的优化。

参考文献

Yanhui Yi*, Xin Wang, Amin Jafarzadeh, Li Wang, Pei Liu, Bowen He, Jinhui Yan, Rui Zhang, Hantian Zhang, Xi Liu, Hongchen Guo, Erik C. Neyts, and Annemie Bogaerts, Plasma-Catalytic Ammonia Reforming of Methane over Cu-Based Catalysts for the Production of HCN and H₂ at Reduced Temperature, ACS Catal. 2021, 11, 1765–1773

DOI: 10.1021/acscatal.0c04940

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c04940