作者：南昌大学冯刚&张荣斌：

DOI: 10.1016/j.apcatb.2022.121715

CO₂甲烷化性能与氧空位有着重要的关系，因此对氧空位活化的基本认知非常重要。在此，研究者采用浸渍和静电纺丝方法制备了一系列Ni基CeO₂催化剂，从中间体的动态分析和氧空位的相关性方面研究了CO₂甲烷化性能的变化。由共静电纺丝法制备的NiNPs@CeO₂NF催化剂表现出优异的催化性能，在250℃和300℃低温下的CO₂转化率分别为50.6%和82.3%，在400℃高温下具有60h的优异稳定性。所获得的催化性能可归因于受限的环境以及Ni纳米粒子与CeO₂纳米纤维之间的协同效应。此外，原位拉曼证实了纳米纤维可以形成更多的活性氧空位并很好地吸附CO₂。原位DRIFTS分析表明，单齿和桥联双齿甲酸酯是CO₂甲烷化的关键中间体。

图1.NiNPs@CeO₂NF催化剂制备示意图。

图2.结构和织构表征结果：Ni-Ce催化剂的XRD（a）、拉曼（b）、N₂吸附-解吸等温线图（c）和孔径分布（d）。

图3.Ni纳米粒子的XRD（a）、TEM（b,c）和HR-TEM（d）图像，NiNPs@CeO₂NF催化剂的TEM（e,f）、STEM（g）和相应的EDX映射（h,i,j）。

图4.催化剂的H₂-TPR（a）和CO₂-TPD（b）曲线。

图5.催化剂中Ce3d（a）、O1s（b）和Ni2p（c）的XPS光谱，从上到下：（1）Ni/CeO₂，（2）NiNPs/CeO₂，（3）Ni/CeO₂NF，（4）NiNPs/CeO₂NF和（5）NiNPs@CeO₂NF。

图6.Ni-Ce催化剂对CO₂甲烷化的催化结果：225-425℃范围内催化剂的CO₂转化率（a）、甲烷选择性（b）和CH₄产率（c）。废NiNPs@CeO₂NF催化剂在400℃下的稳定性测试（d）、SEM（e）和TEM（f）图像。

图7.催化机理结果：200至400℃的原位DRIFTS（a），图7a中1320至1630cm^-1的放大部分（b），100至500℃的原位拉曼光谱（c），以及NiNPs@CeO₂NF催化剂用于CO₂甲烷化的潜在反应途径（d）。