洁净煤技术

作者：郭硕闻, 孙映晖, 李媖, 许瞳, 张国杰, 张永发, 白杰

关键词：甲烷,二氧化碳,重整,炭材料,改性炭材料,碳转化,CO2利用

双碳时代，CO2的转化与利用成为研究热点。CH4-CO2重整反应在催化诱导合成气（CO和H2）时同时利用这2种温室气体，并能通过费托合成解决气体燃料固有的存储和运输问题。CH4-CO2重整反应原料中，CH4分子构型为正四面体，不易分解；CO2是最小的非极性分子，C〖FY=，1〗O键断裂需较高能量。因此CH4-CO2重整反应需使用催化剂，且使用廉价、高效率的催化剂一直是研究重点。与无法兼具催化活性和稳定性的非贵金属相比，炭材料发达的孔隙结构能对活性金属进行分散和固定，部分生物质材料含有丰富的官能团，能提高反应气体的吸附和活化，从而提高催化剂的稳定性和抗积碳能力。总结了炭材料在CH4-CO2重整反应中的应用，分析了不同炭材料在提高催化剂抗烧结和抗积碳性能方面的作用机制。炭材料单独作催化剂时活性并不理想，将炭材料用作载体或对炭材料进行改性尤为重要。通过负载活性金属及助剂将炭材料的结构性质与金属的高活性相结合，而改性是通过不同化学试剂和方法丰富炭材料表面结构，优化炭材料的理化性质。杂原子掺杂改性能扩大炭材料孔隙优势、提高炭材料表面官能团含量。这2种方法结合得到改性炭材料载体，是当前炭材料催化剂研究热点。对炭材料改性既有利于金属的分散和锚固，又提高了载体与反应气体吸附和活化速率。本研究能够为催化CH4-CO2重整反应和炭质催化剂使用研究方向提供参考。

来源：2022年第12期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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