Energy Fuels：鈰基雙金屬氧化物的制備方法對其作為CO2甲烷化催化劑的影響

DOI: 10.1021/acs.energyfuels.1c00030

通過兩種溶膠-凝膠法（環氧加成法和Pechini法）以及靜電紡絲技術制備了3NiO·CeO2、Co3O4·CeO2和1.5Fe2O3·CeO2型鈰基雙金屬氧化物，其目的是合成具有不同形貌（納米顆粒或納米纖維）的化合物，并將其作為CO2甲烷化催化劑進行評估。結果表明，催化劑的性能取決于d嵌段元素的類型、方法和催化劑的形態。不管這些參數如何，最好的結果是在靜電紡絲技術制備的鎳基催化劑上獲得的，其活性遠高于在相同條件下用作參照的商用銠催化劑。此外，以納米顆粒（Pechini方法）或纖維（靜電紡絲技術）形式獲得的鈷基催化劑也具有良好的活性，與在參照催化劑上測得的活性相當。所有催化劑在至少60-70h的反應中都非常穩定，這一優勢使其成為該知識領域未來發展的理想替代選擇。

圖1.通過環氧加成法獲得的CeO2基雙金屬氧化物的SEM圖：（a）3NiO·CeO2；（b）Co3O4·CeO2；（c）1.5Fe2O3·CeO2。

圖2.通過靜電紡絲技術獲得的CeO2基雙金屬氧化物的SEM圖像：（a）3NiO·CeO2；（b）Co3O4·CeO2；（c）1.5Fe2O3·CeO2。

圖3.新鮮雙金屬氧化物的XRD圖譜：通過不同制備方法獲得的（a）3NiO·CeO2，（b）Co3O4·CeO2；（c）1.5Fe2O3·CeO2。

圖4.氫預處理廢雙金屬氧化物的XRD圖譜：通過不同制備方法獲得的（a）3NiO·CeO2，（b）Co3O4·CeO2；（c）1.5Fe2O3·CeO2。

圖5.通過不同的制備方法獲得的雙金屬氧化物的H2-TPR曲線：（a）3NiO·CeO2；（b）Co3O4·CeO2；（c）1.5Fe2O3·CeO2。

圖6.在300℃下，3NiO·CeO2、Co3O4·CeO2和1.5Fe2O3·CeO2型CeO2基雙金屬氧化物上的CO2氫化：制備方法及預還原處理的影響。

圖7.堿度和金屬鎳尺寸對通過不同方法（環氧加成、Pechini和靜電紡絲技術）獲得的鎳-鈰雙金屬氧化物催化劑上甲烷產率的影響。在300℃下獲得的甲烷化數據；異丙醇脫氫/脫水條件數據是在250℃的氧化氣氛下獲得的。

圖8.在225、250、300和350℃（分別為黃色、藍色、綠色和紅色）下，對通過靜電紡絲預處理獲得的鎳-鈰雙金屬氧化物催化劑進行的穩定性試驗。產生CH4，菱形固體填充；選擇性CH4，無填充。