Ni–CeZr固溶体催化剂

甲烷裂解自清洁

通过Zr掺杂引入氧空位作为动力学泵，使积碳从致密石墨壳转为良性碳纳米管尖端生长，同时实现无CO₂制氢与碳纳米管联产。

Weijie, Xu · 陈朝阳 · Lirui, Sun · He, Chenliang · 张李东

International Journal of Hydrogen Energy 2026

具体参数

活性保持率

{'zh': '86.8', 'en': '86.8'} %

积碳产率

{'zh': '35.36', 'en': '35.36'} wt%

Ni机械损失

{'zh': '13', 'en': '13'} wt%

技术优势

不怕积碳

Zr掺杂产生大量氧空位并作为动力学泵，持续向Ni-载体界面输送晶格氧，使积碳沿碳纳米管尖端生长模式进行，避免形成钝化石墨壳。

活性保持率高

在10小时反应内，尽管积碳量达到35.36 wt%，催化剂仍保持86.8%的初始活性，证明自清洁机制在碳大量沉积时依然有效。

联产碳纳米管

通过将积碳引导为碳纳米管的尖端生长模式，该催化剂在制氢的同时生产高附加值的碳纳米管，而不是单纯抑制积碳。

应用场景

• 甲烷裂解制氢：该催化剂在甲烷裂解中保持高活性，延长制氢操作时间。
• 碳纳米管制备：积碳被导向为碳纳米管尖端生长，实现高附加值联产。
• 抗积碳催化剂：氧空位动力学泵持续清除界面碳，抵抗碳包覆失活。
• CO₂-free制氢：甲烷分解直接产出无CO2的氢气，无需后续分离。