北海道大学研发含微量贵金属的甲烷部分氧化制合成气催化剂

日本北海道大学的研究人员创造了一种改进的催化剂，用于将甲烷部分氧化转化为合成气。甲烷制合成气通常是采用在900℃或更高温度下进行水蒸气重整的方法，成本高昂。用于合成气合成的甲烷部分氧化比使用蒸汽更经济，但是用于该方法的催化剂存在问题。贵金属催化剂（例如铑和铂）比贱金属催化剂（例如钴和镍）更好并且在更低的温度下工作，但它们也更昂贵。较便宜的贱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。它们在反应期间因再氧化和积炭而失活，使得它们长期成本高。

北海道大学催化研究所助教Hirokazu Kobayashi，教授Atsushi Fukuoka和博士后Yuhui Hou研究团队，成功地制备了一种结合了贵金属和贱金属特性的催化剂。他们的催化剂克服了先前研究中面临的挑战，即在贱金属催化剂中加入足够的少量贵金属，使其仍可在较低温度下工作。

该团队通过将贱金属钴分散到沸石上，成功地生成了微小的贱金属钴颗粒。然后，他们在钴颗粒上加入少量贵金属铑原子。

新的催化剂在650℃下成功地将86%的甲烷转化为合成气，同时保持其活性至少50h。该反应将钴氧化成氧化钴，其几乎无活性。但由于含有铑，贵金属会从甲烷或氢分子中产生氢原子。氢原子溢出到载体材料上，溢出的氢将钴氧化物转变回钴。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。