上海交通大学周宝文ACB: 低温高效稳定的甲烷干重整制备合成气

本研究由上海交通大学周宝文团队开展，旨在解决甲烷干重整（DRM）技术在实际应用中的挑战，如高能耗和催化剂失活问题。研究通过分子束外延技术在硅晶圆基底上生长氮化镓（GaN）纳米线阵列，并与非贵金属氧化镍（NiOx）助催化剂耦合，实现了在280°C低温下的高效甲烷干重整制备合成气。该催化剂表现出优异的催化活性和稳定性，最佳合成气生成速率达121.7 mmol·gcat-1·h-1，选择性为100%，且在160小时的循环测试中未出现明显活性下降。机理研究表明，NiOx与GaN之间的强相互作用导致催化界面电子重排，降低了反应物的表观活化能，从而在低温下实现高效催化。此外，NiOx表面生成的O*CH3关键中间体直接转化为合成气，提升了催化剂的抗积碳性能。本研究为在温和条件下高效、稳定地干重整甲烷制备合成气提供了新策略。