整体式催化剂光热协同甲烷干重整

周瑞明，刘 朋，孙嘉明，陈海军

（1. 南京工业大学 机械与动力工程学院，江苏 南京 211816；2. 南京工业大学 能源科学与工程学院，江苏 南京 211816）

随着化石能源的大量消耗，气候问题日益严峻，实现“碳中和”已成为全球共识。通过甲烷干重整（DRM）反应将温室气体（二氧化碳、甲烷）转化为合成气，可以实现甲烷的合理转化和二氧化碳的资源化利用，有效改善环境问题。DRM作为强吸热反应，会消耗大量能源，将太阳能引入热催化DRM体系，实现光热协同催化，可大幅减少能源消耗。

传统DRM反应使用粉末或颗粒型催化剂，由于颗粒的松散堆积和流体运动的随机性，催化剂利用效率低，同时引起压降、飞温等问题；而整体式催化剂结构简单，机械阻力小，传热性能优异，因而成为DRM领域的研究热点。Pt、Rh、Ru等贵金属在DRM反应中具有高催化活性，且不易积碳，但因价格昂贵而无法大规模工业应用。廉价金属Ni的催化活性可与贵金属相媲美，但存在易积碳失活的缺点，少量Co的添加可提高其催化活性。双金属催化剂具有独特的几何和电子结构，可将两种金属组分的优点相结合，具有广阔的应用前景。

本工作采用溶胶浸渍法制备了以泡沫镍为基体、SiO为涂层、廉价金属Ni和Co为活性组分的整体式催化剂Ni-Co/SiO/泡沫镍，应用于DRM热催化及光热催化反应，分析了光热协同的促进作用，考察了加热温度、原料气组分和空速对整体式催化剂催化性能的影响，并进行了稳定性测试。

1 实验部分

1.1 试剂和材料

Ni（NO）·6HO、Co（NO）·6HO、中性硅溶胶、无水乙醇均为分析纯。……