Ni@Silicalite-1催化剂的制备及其催化CO2加氢制CH4与CO性能研究

作者：赵玉; 张嘉兴; 王明瑞; 周阿娟; 党飞雄; 张光辉; 张安峰^*; 郭新闻^*

来源：低碳化学与化工, 2023, 48(05): 38-54.

• CO2加氢
• Ni基催化剂
• 分子筛封装
• 原位XRD
• 活性结构

采用沸石封装策略，合成了用于CO2加氢反应的结构可控的Ni基催化剂，选择性获得CH4或CO产物。采用SiO2纳米球和Silicalite-1(S-1)分子筛作为载体，通过浸渍-再晶化的方法合成了一系列不同载量的Ni/X@S-1催化剂(X为SiO2或S-1分子筛)。SEM结果表明，S-1分子筛作为载体时，其导向作用有利于后续再晶化形成S-1包覆层，在较低模板剂四丙基氢氧化铵(TPAOH)加入量(n(TPAOH)/n(SiO2)=0.1)的情况下即可实现S-1分子筛对Ni物种的封装，且封装的金属催化剂外表面平整，呈现规则的六边形板状结构。大分子液相加氢实验与能谱分析结果表明，Ni物种主要分布在S-1分子筛的内部。原位XRD分析和H2-TPR结果表明，S-1分子筛限域封装Ni有效增强了NiO与载体间的相互作用，抑制了NiO向金属Ni的还原(Ni0)，有利于构筑稳定的NiO相。CO2加氢反应结果表明，不经H2-预还原，主要活性相为NiO的催化剂(N-5.0%Ni/S-1@S-1)的CO选择性为96.4%；经过400℃H2-预还原处理，活性相为Ni0的催化剂(R-5.0%Ni/S-1@S-1)的CH4的选择性超过98.0%。NiO为生成CO的活性相，而Ni0为生成CH4的活性相，通过调控催化剂预还原温度，可以有效控制活性Ni物种的价态组成，进而实现加氢产物CO与CH4的选择性生成。

• 单位
  大连理工大学; 精细化工国家重点实验室