近日，我院孙志强教授团队在国际权威期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上发表了题为“Ce诱导协同作用助力脱溶钙钛矿催化剂实现高效稳定的甲烷干重整”（Ce-induced synergistic effect in exsolved perovskite catalyst for highly efficient and robust methane dry reforming）的研究论文。2022级硕士生郝晨存为论文第一作者，孙朝副教授、孙志强教授、太原理工大学章日光教授、英国卡迪夫大学Graham J. Hutchings教授为共同通讯作者，中南大学能源科学与工程学院为第一署名单位和通讯单位。
甲烷干重整是一种将主要温室气体——甲烷和二氧化碳转化为高附加值合成气的有效途径。然而该反应过程需要高温以断裂C-H与C=O键，且传统催化剂容易在极端条件下因积碳与金属烧结而失活，因此利用热稳定的钙钛矿载体，通过金属脱溶（exsolution）将活性金属锚定于载体上，成为一种极具前景的催化剂设计策略。然而如何对脱溶金属纳米颗粒的尺寸、分布进行调控，并保证载体晶格结构与活性在高温与积碳环境下长期稳定，仍是目前亟待解决的关键挑战。
本研究开发了一种经Ce修饰、Ni脱溶的Niex-La0.97Ni0.4Cr0.6O3钙钛矿催化剂，其在甲烷干重整反应中表现出优异的活性与稳定性。其中0.2Ce- La0.97Ni0.4Cr0.6O3催化剂在800 ℃下连续稳定运行800小时后，CH4与CO2的转化率分别保持为87.4%和92.9%，H2/CO比为0.93。通过XRD精修、AC-HAADF-STEM、XPS、XAS等表征结果证实，双Ce物种在提升DRM活性方面发挥了协同作用：A位晶格Ce引发晶格畸变，降低Ni从B位偏析的能垒，从而增强催化剂的C-H键活化能力；表面富氧空位的CeO2-x物种作为氧循环载体，促进CO2活化并抑制积碳。通过Ce改性对脱溶钙钛矿协同调控为设计高效稳定甲烷干重整反应催化剂提供了新的思路。
该论文是孙志强教授团队继今年4月份在《自然·通讯》发表“单原子和纳米团簇协同催化促进生物乙醇活化与脱氢”（Concerted catalysis of single atom and nanocluster enhances bio-ethanol activation and dehydrogenation）研究论文后，在热化学低碳制氢领域取得的又一重要研究进展。该研究工作得到了国家自然科学基金（52476144、42441835）的资助，标志着我院在高水平论文发表上取得新突破，有力支撑了学院的“双一流”建设和国际学术声誉提升。
（一审：孙朝 二审：孙志强 三审：李海龙）
