DOI：10.1016/S1872-2067(25)64677-8

近日，发表了华东理工大学朱卡克教授、朱贻安教授和山西煤化所樊卫斌教授、同济大学韩璐教授等合作设计了一种Ag-Co/YSZ催化剂，以不互溶Ag颗粒作为助剂，提高了Co/YSZ在高压苛刻重整反应条件(850 ℃ 20 bar)下的抗积碳稳定性。

甲烷-二氧化碳重整(干重整)可将两种温室气体转化为具有广泛用途的合成气，是近年来能源化工和催化领域研究的热点。我国已将天然气作为未来能源领域发展的优先方向之一，特别是部分天然气田CO₂含量高，采用干重整技术可避免昂贵的气体分离，制得的合成气具有较低的H₂/CO比，适合作为烯烃氢甲酰化、醋酸、二甲醚、烯烃等原料气。相较于水蒸气重整反应，干重整过程更易积碳，导致催化剂粉化、失活。现有工艺普遍采用近常压工艺，但高压重整更具经济性，是工业界期望的理想工艺。在高压下，不仅热力学和动力学上利于积碳生成，而且会因甲烷气相裂解形成积碳前驱体。设计适合高压甲烷干重整催化剂是一个长期存在的技术瓶颈，解决这一问题对于甲烷干重整过程的经济性至关重要。

在Ag-Co/YSZ催化剂表面，即使在高温、高压条件下反应，仅可生成少量可被CO₂氧化的中间体碳物种，而不会生成顽固的胡须状碳。准原位XPS等实验和基于密度泛函计算的微观动力学研究发现，Ag颗粒的助剂作用可总结为：(1) Ag颗粒与Co接触可改变其功函数，通过表面钝化作用，减缓了高压下的积碳沉积速率，在动力学上部分抵消了温度、压力上升对积碳过程影响，有利于积碳-消碳实现动态平衡； (2) Ag可抑制表面吸附C*原子通过成核-生长转化为石墨型积碳，保证了表面碳物种均可被CO₂氧化；(3) Ag颗粒存在下，在高压下表面最丰物种为O*，而非C*，从而降低了表面C*原子浓度，动力学上有利于消碳反应。

与另一金属接触，利用接界电势对金属颗粒的电子结构和催化性能进行调控，比常见的金属-载体作用更为显著。鉴于不互溶金属间的接触往往会改变体系功函数，该调变金属催化性能策略具有一定普适性。

文献信息：

Shi-Ning Li, Juntao Yao, Shuxin Pang, Jing-Peng Zhang, Shiying Li, Zhicheng Liu, Lu Han, Weibin Fan*, Kake Zhua*, Yi-An Zhu*, Chin J. Catal., 2025, 74, 82-96.