甲烷干法重整(DRM)可以將溫室氣體(CO₂和CH₄)轉(zhuǎn)化為具有附加值的合成氣(CO和H₂)，這是實(shí)現(xiàn)碳中和的有前景的方法之一，故設(shè)計(jì)抗焦化催化劑仍然是有效DRM反應(yīng)的挑戰(zhàn)。

基于此，上海大學(xué)張登松和紐約州立大學(xué)布法羅分校武剛等通過闡明Mo在提高DRM期間Ni基催化劑的抗結(jié)焦性方面的促進(jìn)作用，開發(fā)了一種Mo修飾的ZSM-5作為“智能載體”的高效二元Mo-Ni催化劑，它闡述了MoO_x和MoO_xC_y之間的動(dòng)態(tài)變化，在DRM反應(yīng)過程中實(shí)現(xiàn)了高效的碳去除。

添加Mo可抑制Ni氧化和獨(dú)特的MoO_x?MoC_xO_y氧化還原循環(huán)，同時(shí)提高傳統(tǒng)Ni催化劑的活性和抗結(jié)焦性。此外，Mo的引入保持了更活躍的Ni₀種。通過由Mo改性的Ni/ZSM-5驅(qū)動(dòng)的甲酸鹽中間體進(jìn)一步抑制了DRM期間的結(jié)焦。

Mo的存在可以在NiMo合金中保持更多的金屬Ni并增強(qiáng)CH₄和CO₂的吸附，這有利于DRM反應(yīng)。通過使用原位DRIFT光譜觀察中間物種的動(dòng)態(tài)變化，NiMo合金可以驅(qū)動(dòng)更有效的DRM路線，可以有效地激活CH₄和CO₂。

原位拉曼和原位XRD結(jié)果表明固定在沸石上的Mo物種有助于MoO_x之間的變化物種和碳氧化物/碳化物物種，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)碳去除。這些發(fā)現(xiàn)清楚地解釋了新開發(fā)的NiMo/Z催化劑的催化活性和穩(wěn)定性增強(qiáng)的原因。這項(xiàng)工作同時(shí)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的活性并構(gòu)建了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)碳去除的“智能載體”，也為設(shè)計(jì)用于DRM的高效催化劑提供了一種新方法。

High-Performance Binary Mo-Ni Catalysts for Efficient Carbon Removal during Carbon Dioxide Reforming of Methane. ACS Catalysis, 2021. DOI:10.1021/acscatal.1c02124