北海道大学改良甲烷气体转合成气的催化剂，降低成本和工作温度

北海道大学的研究人员发明了一种改良的催化剂，用于将甲烷气体转化为合成气，合成气是液体燃料和基本化学物的前体。

合成气，也称为合成煤气，是一种主要由一氧化碳和氢气组成的混合物，用于制造聚合物，药物和合成石油。合成气是通过将甲烷暴露在900℃或更高的水蒸气中制成的，从而使得制备合成气的成本增加。

甲烷部分氧化后用于合成气的合成比使用蒸汽更便宜，但是用于该过程的催化剂存在问题。贵金属催化剂，例如铑和铂，比普通金属催化剂（例如钴和镍）具有更好的催化效果并且能够在更低的温度下工作，但它们价格也更昂贵。较便宜的普通金属催化剂要求温度高于800℃，超过工业不锈钢反应器的温度范围。这将使得不锈钢反应器在反应期间也会被再氧化和焦炭的积聚而失活，焦炭是该工艺的副产物，长期以来使得它们成本增加。

在北海道大学催化研究所工作的助理教授Hirokazu Kobayashi，Atsushi Fukuoka教授和博士后YuhuiHou，成功地制备了一种结合了贵金属和普通金属特性的催化剂。他们的催化剂克服了先前研究所面临的挑战，即在普通金属催化剂中添加少量的贵金属，使其仍可在较低温度下工作。

在这个机制中，氢原子会溢出到沸石的载体上，然后将钴氧化物转变回钴，使催化剂保持活化状态

在Communications Chemistry上发表的一项研究报告中，研究小组通过将普通金属钴的微小颗粒分散到一种称为沸石的矿床上，成功地生成了普通金属钴的微小颗粒。然后，在钴颗粒上加入少量贵金属铑原子。

这种新型催化剂在650℃下能够成功地将86％的甲烷转化为合成气，同时催化剂的活性能够保持至少50小时。这一反应将钴氧化成钴氧化物，而钴的氧化物几乎不活泼。但由于含有铑，贵金属会从甲烷或氢分子中产生氢原子。氢原子溢出到支撑材料上，溢出的氢将钴氧化物还原成钴。然后钴可以继续充当催化剂。钴在沸石上的高分散也防止了反应过程中焦炭的形成。

原文来自：phys，原文题目：Improvement to the catalyst that converts methane to syngas，由材料科技在线团队翻译整理。