过程工程学报 ›› 2023, Vol. 23 ›› Issue (3): 375-395.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222027CSTR: 32067.14.jproeng.222027
田郡博1,2,3, 古芳娜2*, 苏发兵2,3, 张战国1,3, 许光文1,3
Junbo TIAN1,2,3, Fangna GU2*, Fabing SU2,3, Zhanguo ZHANG1,3, Guangwen XU1,3
摘要: 在“双碳”目标的背景下,明确碳处理路径至关重要。利用可再生能源制得的氢,将二氧化碳(CO2)通过甲烷化反应制备合成天然气(SNG)被广泛认为是一种高效、有前景的碳捕集利用技术,有望实现碳循环利用。近年来,二氧化碳甲烷化催化剂及相关反应机理均取得了许多新进展。鉴于此,本工作对该反应进行了系统的综述。首先,介绍了CO2甲烷化反应的热力学研究中不同反应条件的影响;随后从活性金属、载体、制备方法及辅助技术等四方面介绍了CO2甲烷化催化剂的研究进展,其中活性组分包括非贵金属基(Ni, Fe, Co和Mo)和贵金属基(Ru, Rh, Pt和Pd),载体包括传统氧化物(Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2和CeO2)和新型载体材料(金属有机框架和碳基材料),催化剂制备方法包括传统制备方法(浸渍法、共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法和固相合成法)和合成辅助技术(超声波、微波和等离子体等);总结了CO2甲烷化反应遵循的两条机理路径(甲酸盐路径和CO路径),并指出CO2甲烷化的具体反应途径与催化剂表面特性(如羟基丰富度和O2-位点)和反应条件(如反应温度和压力)相关;最后提出了当前研究存在的挑战,并对研究前景作出展望。