甲烷的干法重整（DRM）提供了一种减少CH₄和CO₂温室气体并将其转化为合成气（H₂和CO）的可行方法，合成气是生产液体燃料和合成高价值化学品的最重要的中间体之一。Ni基催化剂因其低成本和高活性而被视为DRM工艺的有吸引力的候选物。然而，由于积碳形成，金属氧化和颗粒化，甲烷干重整不可避免地伴随着催化剂的失活、烧结。近年来，双金属催化剂受到越来越多的关注，它们可以改变单金属催化剂的电子和化学性质，从而为设计具有改进的活性，选择性和稳定性的新型催化剂提供了机会。

有鉴于此，挪威工程院院士、挪威科技大学陈德等人，通过氧化还原反应，在还原水滑石(HT)衍生镍(Ni/HT)催化剂表面引入Pt原子，合成了一种活性增强、性能稳定的甲烷干重整镍基催化剂。

本文要点

1）双金属Pt-Ni催化剂可以同时提高催化剂的活性，通过抑制反水气变换反应来提高H₂/CO比值，通过提高反应过程中对积碳的抵抗来提高催化剂的稳定性。

2）动力学研究表明，1.0Pt–12Ni降低CH₄分解的活化能，增强催化剂的催化活性，降低CO2活化的能垒，并促进CO₂吸附解离形成表面O*。这有利于提高反应过程中对积碳的抵抗力，延长其使用寿命。

3）另外，密度泛函理论计算合理化了Pt-Ni催化剂的较高的耐焦炭性，其中与Ni（111）和Pt（111）相比，CH更易于被氧化而不是裂解成Pt-Ni表面的表面碳。即使少量的碳沉积在Pt-Ni表面，其氧化过程也需要较低的活化势垒。因此，它表明与单金属样品相比，双金属Pt-Ni催化剂具有最佳的抗积碳能力。

参考文献：

Juntian Niu et al. Unraveling Enhanced Activity, Selectivity, and Coke Resistance of Pt–Ni Bimetallic Clusters in Dry Reforming. ACS Catal., 2021.

DOI: 10.1021/acscatal.0c04429

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04429