漯河理工大学李强课题组在光热催化甲烷干沉整（MDR）领域获得颠覆性进展，钻研成就颁发于国际化工顶刊 《Chemical Engineering Journal》 （IF=13.2，中科院一区）。该工作凭借MOF衍生碳载镍钼双金属催化剂（Ni?.??Mo/C-Al?O?） ，一举将光能-燃料转化效能推至36.8%，并实现141.7 mmol·g??·min??的CO产率——两项主题指标均刷新该领域纪录，为太阳能驱动的绿色合成气工厂提供了内容性技术蹊径。

第一作者：郭珂 ?博士钻研生

通讯作者：冯浩 ?教授
；李强 ?教授

颁发期刊：Chemical Engineering Journal

影响因子(IF): 13.2

尝试方向：光热催化甲烷干沉整

颁发单元：漯河理工大学，李强课题组

MC-PF300C

本文通过MOF衍生战术开发出碳载镍钼双金属催化剂（Ni?.??Mo/C-Al?O?），在光热催化甲烷干沉整中创下36.8%光能-燃料转化效能和141.7 mmol·g??·min?? CO产率的双纪录，其主题突破在于：利用NiMo合金与Mo?C的双活性位协同作用，通过Mo物种推进CO?直接解离为*HCOO中央体（原位红表证实），躲避传统碳酸盐积碳蹊径，使积碳率降低50%
；同时催化剂在近红表区展示超80%的光热贡献，在452.9倍太阳光强下达到578℃反映温度，驱动热化学主导的甲烷干沉整过程，为太阳能驱动的绿色合成气工厂提供工业化技术蹊径。

标注设备公司名称和产品型号：

MC-PF300C, Beijing MerryChange Technology Co., Ltd.

本文通过MOF衍生战术开发出碳载镍钼双金属催化剂（Ni?.??Mo/C-Al?O?），在光热催化甲烷干沉整中创下36.8%光能-燃料转化效能和141.7 mmol·g??·min?? CO产率的双纪录，其主题突破在于：利用NiMo合金与Mo?C的双活性位协同作用，通过Mo物种推进CO?直接解离为*HCOO中央体（原位红表证实），躲避传统碳酸盐积碳蹊径，使积碳率降低50%
；同时催化剂在近红表区展示超80%的光热贡献，在452.9倍太阳光强下达到578℃反映温度，驱动热化学主导的甲烷干沉整过程，为太阳能驱动的绿色合成气工厂提供工业化技术蹊径。

选取溶剂热-热解两步法造备催化剂：首先将硝酸镍（Ni(NO?)?·6H?O）与五氯化钼（MoCl?）按特定摩尔比溶于甲醇，与含2-甲基咪唑及γ-Al?O?载体的乙醇溶液混合，经140℃水热反映12幼时天生NiMo-MOF/Al?O?先驱体
；随后在5% H?/Ar空气、650℃下热解3幼时，使MOF碳化为非晶碳膜并同步还原金属，最终获得NiMo合金与Mo?C纳米颗粒共嵌入碳层的复合结构（Ni?Mo?/C-Al?O?），其Ni:Mo摩尔比通过ICP-OES精准调控至最优值1.71:1。

通过多尺度表征技术揭示了Ni?.??Mo/C-Al?O?催化剂的四维结构优势： ?

1. 描摹：SEM显示Mo掺杂促使催化剂由条状结构转变为花簇状（图2b），BET测得127.3 m?/g高比表表积与21.3 nm介孔结构（图2d）
；?

2. 晶相：HR-TEM观测到0.176 nm（Ni(111)）与0.229 nm（Mo?C(101)）晶格共存（图3a），XRD证实NiMo合金与Mo?C双晶相（图3b）
； ?

3. 电子结构：XPS揭示Ni?结合能正移0.5 eV（852.6 eV），Moδ?峰面积增长，证实Ni→Mo电子转移（图3c-d）
； ?

4. 光响应：紫表-可见-近红表光谱显示**>90%全谱吸收**，近红表区吸光能力较单金属提升40%（图3e），为光热转化奠定基础。

钻研评估了分歧Ni/Mo摩尔比的NixMoy/C-Al2O3光热催化活性，发现引入Mo可提升产品天生速度、反映速度及转化效能，但Mo含量超过Ni时催化活性显著降落
；其中Ni1.71Mo/C-Al2O3阐发最佳，产氢速度（122 mmol g?? min??）、产CO速度（141.7 mmol g?? min??）及光燃料效能（36.8%）均最优，而纯Al2O3险些无活性，批注双金属NiMo基MOF衍生催化剂是活性起源。反映中H2/CO摩尔比幼于1重要由逆水煤气变换反映导致，NiMo双金属通过削减Ni活性位点匹配CH4与CO2活化速度，并利用MoOx晶格氧氧化沉积碳，从而降低积碳速度并优化H2/CO比例。与文件报路的光热催化剂及NiMo基热催化剂相比，该催化剂在光燃料效能、产品天生速度及高空速下的甲烷转化机能上均阐发优异，证明以MOF为模板造备高效光热催化剂用于甲烷光驱动干沉整的可行性。

为探索Mo掺杂对反映机理的影响，对Ni/C-Al?O?和Ni1.71Mo/C-Al?O?催化剂进行了700°C原位嘎凤叶变换红表光谱（in situ FTIR）钻研：先以CO?/N?混合气体预处置使CO?吸附鼓和，再通入CH?/N?混合气测试30分钟，随后切换回CO?/N?混合气持续检测。了局批注，Ni1.71Mo/C-Al?O?中CO?峰强度衰减更快，显示Mo物种推进了CO?活化
；在1700-1200 cm??区域，Ni/C-Al?O?表表堆集单齿和双齿碳酸盐物种，而Ni1.71Mo/C-Al?O?重要天生甲酸盐中央体。Ni/C-Al?O?中碳酸盐需经“碳酸盐→甲酸盐”转化步骤，导致反映速度受限于该转化过程，易堆集未反映的CH?*并引发积碳
；相比之下，Ni1.71Mo/C-Al?O?的碳酸盐信号险些齐全隐没，甲酸盐中央体急剧转化，通过优先的甲酸盐蹊径削减了CH?*堆集并抑造积碳，从而实现更高的CH?转化率和H?/CO比，凸显了Mo物种在优化反映动力学和抑造积碳中的关键作用。