近日，李孔斋课题组硕士研究生李志强合成了NiO/(CeO₂-MgO)双固溶体结构载氧载体，用于CH₄制合成气以及CO₂高附加值转化和分离。该氧载体上具有分散均匀的NiO物种，可以促进晶格氧迁移和传递，同时有效活化CH₄和CO₂，从而获得H₂/CO几乎为2的合成气以及高纯CO。该结果以“Enhanced performance of the CeO₂-MgO oxygen carrier by NiO for chemical looping CO₂ splitting”为题发表在Fuel Processing Technology 杂志上。

近几年，温室气体CH₄和CO₂高选择性转化、分离和利用受到广泛关注。CeO₂由于具有丰富的可移动晶格氧，被用于化学链干重整。然而在高温下容易烧结且氧迁移率较低，限制了其应用。通过加入NiO来形成NiO-CeO₂固溶体，有效提高了可移动氧迁移量，同时抑制了因NiO造成的CH₄裂解。MgO的添加则为载氧体创造碱性位点，抑制积碳，增强对CO₂的吸附。通过对比不同NiO添加量载氧体的活性发现，10%NiO添加量表现出最佳的整体活性。10%NiO/(CeO₂-MgO)载氧体在800℃下CO选择性几乎100%，氧化阶段CO产量达到2 mmol/g。经过20次氧化还原循环后，载氧体形貌和元素分布未发生明显改变，表明其具有良好的抗烧结性和循环稳定性。该研究得到了国家自然科学基金等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2021.107045

图1  NiO改性CeO₂-MgO载氧体