基于课题组前期发现的碳化钼基催化材料优异的活化H₂O分子（Science 2017, 357, 389–393；Nature 2021, 589, 396-401）和CO₂分子的催化性质（ACS Catal.2017, 7, 912−918；Chem 2020, 6, 3312-3328），最近团队发现了基于Mo₂C-Ni强相互作用Ni纳米颗粒经再分散过程形成高效Ni-Mo₂C界面，并将其与冷等离子体耦合用于低温甲烷干重整（DRM）反应，取得了重要进展。

甲烷-二氧化碳重整反应（DRM）能够同时转化CH₄和CO₂两种稳定小分子制取合成气（H₂和CO），生产的合成气可以用于化工原料生产高附加值的化学品，提供了一条综合利用碳源、氢源，同时转化两种难活化能源小分子，并消除两种主要温室气体的技术路线，具有经济、环保、科学的多重研究价值。本项工作主要针对传统热催化DRM反应过程温度高、Ni基催化剂高温易团聚、易积碳，以及单一等离子体活化产物选择性低等难题，将等离子体与Ni-Mo₂C界面催化材料耦合，突破热力学平衡限制，降低反应温度，实现温和条件下CO₂和CH₄高效转化。

文章通过巧妙的实验设计，揭示了β-Mo₂C在催化剂结构、放电性质和反应性能方面起到的作用：（i）由于Ni与β-Mo₂C间的强相互作用，促进了Ni纳米颗粒的再分散，高度分散的Ni NPs是反应的活性中心；（ii）β-Mo₂C有效提高了实际放电功率以及协同模式下的能量利用效率；（iii）β-Mo₂C的加入明显提高催化剂对CO₂的活化能力，抑制积碳，延长催化剂寿命。在无额外热源条件下，等离子体耦合Mo₂C-Ni/Al₂O₃催化剂实现了CH₄和CO₂高效转化。该研究工作为提高温和条件下等离子体催化DRM反应活性、稳定性和能量效率提供了一条切实可行的途径。上述研究成果刚刚发表于Applied Catalysis B: Environmental期刊上（DOI：10.1016/j.apcatb.2021.120779）

大连理工大学博士生刁亚南为论文第一作者，该项工作得到科技部国家重点研发计划（2017YFA0700103）、国家自然科学基金（21872014、21932002、21902018）、辽宁省振兴计划（XLYC2008032）、中央高校基本科研基金（DUT20ZD205、DUT21RC(3)095）的资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337321009048?dgcid=coauthor