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CO2催化加氢制甲烷是一种减少CO2排放、将CO2转化为高附加值低碳能源的有效方法,在环境保护、能源等领域均具有重要意义。但由于CO2甲烷化反应是典型的放热、体积缩小的反应。从热力学角度来看,低温更有利于反应向正向进行。CO2甲烷化反应中,需要将完全氧化的C还原成CH4、涉及八电子还原过程,因此该反应受到显著的动力学限制,因此制备具有低温下高活性的CO2甲烷化催化剂至关重要。本文着重从构效关系、活性位、反应机理来探究碱土金属掺杂CeO2负载Ni来提升催化剂的低温反应性能。阐述了不同碱土金属在催化剂表面的分散状态对活性金属镍的分散度、氧空位、中等强度碱中心的影响。主要内容和结果如下:第一部分:通过溶胶凝胶法制备了不同摩尔比CayCe1-yOx载体负载Ni催化剂用于CO2甲烷化反应。探究Ca2+掺杂CeO2负载Ni催化剂的晶格容量阈值效应。通过XRD外推法测得Ca2+在CeO2的晶格容量为0.404g CaCO3/g CeO2,对应的Ca:Ce摩尔比为89:11,Ca2+与氧化铈形成最大纯固溶体相时所得Ni/Ca0.1Ce0.9Ox催化剂具有最高CO2甲烷化活性,表明固溶体掺杂载体负载Ni基催化剂其反应性能呈现晶格容量阈值效应。此外通过Raman、XPS、EPR表征,发现氧空位和中等强度碱中心相关。此外in-situ FTIR结果表明CO2甲烷化在Ni/CeO2的反应路径为:CO3H*→HCOO*→CH4。第二部分:为了理解碱土金属在CO2甲烷化中起的作用及优化催化剂,通过溶胶凝胶法制备了不同碱土金属离子(M=Mg,Ca,Sr,Ba),M/Ce摩尔比为1/9改性的Ni/M0.1Ce0.9Ox催化剂。不同碱土金属氧化物在载体表面存在状态不同,MgO和CaO可完全进入CeO2体相形成纯固溶体相,SrO和BaO则以碳酸盐形式分散在CeO2载体表面。所有碱土金属改性CeO2负载Ni催化剂的本征活性均得到提升,并遵循次序:Ni/Ca0.1Ce0.9Ox>Ni/Sr0.1Ce0.9Ox>Ni/Mg0.1Ce0.9Ox>Ni/Ba0.1Ce0.9Ox>Ni/CeO2。H2-TPR、H2-TPD 和 XPS 揭示了碱土金属氧化物改性可提高Ni的分散度,产生更多表面氧空位,提高中等强度碱中心的数量和强度,这是决定Ni/M0.1Ce0.9Ox催化剂本征活性的主要影响因素。催化剂Ni/Ca0.1Ce0.9Ox因具有最佳Ni分散度,最多中等强度碱中心从而呈现最佳活性。