Highly Dispersed Cu + ‐CeO 2 for Enhanced Solar‐ driven Dry Reforming of Methane over Ni‐based Catalysts

二氧化碳重整 催化作用 甲烷 合成气 材料科学 化学工程 光热治疗 解吸 分解 纳米技术 反应性(心理学) 合理设计 光热效应 吸附 吸收(声学) 工作(物理) 多相催化 甲烷转化炉
作者
Yuxin Wang,Kun Gong,Yihan Zheng,Haoran Yang,Yuwen Sun,Qiwen Sun,Tiejun Lin,Liangshu Zhong
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:22 (44): e14302-e14302
标识
DOI:10.1002/smll.202514302
摘要

ABSTRACT Solar‐driven dry reforming of methane (DRM) represents a sustainable route to convert greenhouse gases into syngas, which enables efficient solar energy storage and cascaded utilization. However, this process is often limited by insufficient reactivity and low light‐to‐fuel efficiency. Herein, by anchoring highly dispersed electron‐deficient Cu + species on defective CeO 2 (Cu + ‐CeO 2 ) via a high‐temperature H 2 induction strategy (750°C), we designed an efficient Ni‐based catalyst for solar‐driven dry reforming of methane. The as‐obtained Ni‐Cu(750)/CeO 2 catalyst enhanced syngas production rate with a high light‐to‐fuel efficiency of 42.8% at 618°C, which significantly surpassed most state‐of‐the‐art photothermal DRM catalysts even under milder conditions. Mechanism studies revealed that high‐temperature H 2 treatment promoted the formation of Cu + ‐O v ‐Ce 3+ structures, which collectively modulated the electronic state to generate electron‐enriched Ni active sites. The synergy between electron‐rich Ni and Cu + ‐O v ‐Ce 3+ enhanced visible‐light absorption and improved photothermal conversion. In situ DRIFTS studies demonstrated that Cu + ‐O v ‐Ce 3+ structures selectively promoted the rapid decomposition and desorption of the HCOO * intermediate into CO, ensuring efficient active site cycling to achieve superior activity and stability in the photothermal DRM process. This work offers a generalized electronic structure engineering strategy for solar‐driven greenhouse gases utilization.
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