Overcoming the Activity‐CH 4 Reducibility Trade‐off in Dry Reforming of Methane via Spatially Separated Rh 1 and Frustrated Lewis Pairs

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作者
Wenjie Guo,Wenbin Li,Jiyun Ren,Sai Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e21548-e21548
标识
DOI:10.1002/anie.202521548
摘要

Abstract Achieving high CO 2 conversion with minimal reductant input is essential for enabling a sustainable carbon cycle. Dry reforming of methane (DRM) represents a key pathway toward this goal, yet it is typically limited by CH 4 reducibility (moles of CO 2 consumed per mole of CH 4 ) of 1 mol CO2 mol CH4 −1 , and temperatures >700 °C. These limitations arise from an inherent trade‐off between catalytic activity and CH 4 reducibility, imposed by thermodynamic and kinetic constraints. Herein, we report a catalyst comprising spatially isolated Rh atoms (Rh 1 ) and frustrated Lewis pairs (FLPs) on porous CeO 2 nanorods, which decouples the DRM process into two elemental steps: CO 2 reduction and CH 4 partial oxidation. This spatial separation enables simultaneous high activity and exceptional CH 4 reducibility by facilitating *O migration form FLPs (for CO 2 reduction and *O storage) to Rh 1 (for CH 4 partial oxidation). The optimized catalyst exhibits a CO production rate of 83.4 mol g Rh −1 h −1 at 450 °C, surpassing state‐of‐the‐art catalysts, while achieving a CH 4 reducibility of 2.54 mol CO2 mol CH4 −1 , significantly exceeding the conventional DRM limit. Furthermore, the catalyst demonstrates outstanding stability over 350 h. This work offers a robust strategy for overcoming classical trade‐off in DRM, rendering it a promising candidate for industrial application.
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