石河子大学《Fuel》文章：三维多孔Ni/Al₂O₃微球用于CO/CO₂低温甲烷化

甲烷（CH₄）是天然气的主要成分，是一种广泛使用的清洁化石能源和化学原料。CO/CO₂甲烷化可以促进煤制天然气技术的发展，并促进煤炭的清洁利用，这符合能源与环境发展的需要。此技术一方面还可以有效降低我国天然气对外依存度，调节我国天然气的供求矛盾；另一方面对缓解石油危机和保护环境都有重要的意义。

CO/CO₂甲烷化的关键是制备性能优良的催化剂。当前，甲烷化催化剂面临的问题主要有：低温催化活性有待提升；高温条件下催化剂容易发生积碳，烧结和团聚导致催化剂失活等；高温条件下对管道设备和能量消耗极大，造成甲烷化工艺生产成本提升。因此，开发高活性低温催化剂势在必行。

图1 甲烷化催化剂的制备流程图。

近日，石河子大学化学化工学院绿色催化与过程工程研究团队通过高剪切辅助共沉淀-喷雾干燥法制备了三维多孔球形Ni/Al₂O₃催化剂用于CO/CO₂低温甲烷化。得到的催化剂在300°C下的CO转化率为100%，CH₄的选择性为90%；在350°C下，CO₂转化率为86.2%，CH₄选择性为95.3%。即使在200°C下，仍可提供90%的CO转化率和82%的CH₄选择性。通过高剪切过程强化手段，可以有效减小Ni纳米颗粒提升其分散度。高剪切强化制备的催化剂表现出较强的金属-载体相互作用力和CO吸附能力。

图2 催化剂的HRTEM图片。

图3 （a、b）催化剂的CO甲烷化性能，（c）Ni/Al₂O₃（HSM-CP-SD）催化剂的低温催化活性及200^oC，（d）60 h内的寿命，催化剂的寿命（e）250 ^oC和（f）300 ^oC。

相关工作以“Enhanced low-temperature CO/CO₂ methanation performance of Ni/Al₂O₃ microspheres prepared by the spray drying method combined with high shear mixer-assisted coprecipitation” 为题，在能源领域TOP期刊《FUEL》上发表，论文第一作者是石河子大学化学化工学院硕士研究生常周鑫，通讯作者于锋教授。

文章链接：Enhanced low-temperature CO/CO2 methanation performance of Ni/Al2O3 microspheres prepared by the spray drying method combined with high shear mixer-assisted coprecipitation. Fuel, 2021, 291:120127.  https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120127

期刊介绍：《Fuel》是能源领域的国际权威期刊， 主要介绍能源与燃料，工程以及化工领域的重要研究进展，为，中科院SCI期刊分区中的一区TOP期刊。