新型Na2WO4改性NiFe2O4双功能氧载体的设计及其在乙烷化学链氧化脱氢与CO2裂解协同过程中的应用

本文提出了一种通过机械混合与初湿浸渍法制备的Na2WO4改性NiFe2O4双功能氧载体，实现了乙烷化学链氧化脱氢（CL-ODH）与CO2裂解（CLOCS）的高效耦合。该载体通过界面相互作用调控反应氧物种的生成与释放，在775°C下实现85.8%的C2H4选择性和93.56%的CO2转化率，为碳减排与烃类转化提供了创新策略。

　　

Highlight

氧载体制备

NiFe₂O₄前体通过机械混合法合成（图2）。将化学计量比的Fe₂O₃（30 nm, 99.5%）与NiO（30 nm, 99.5%）粉末高速混合30分钟，滴加去离子水形成粘稠浆体，在30 MPa压力下压制成致密颗粒，室温干燥12小时后于900°C煅烧6小时。最终产物破碎筛分为40-60目颗粒。

通过初湿浸渍法负载Na₂WO₄：将Na₂WO₄·2H₂O（99.5%, Macklin）溶解于去离子水，按目标负载量（1-4 wt%）与NiFe₂O₄混合，浸渍12小时后于110°C干燥12小时，500°C焙烧4小时。样品标记为xNaW/NiFe₂O₄（x=1,2,3,4）。

晶体结构与形貌

如图3所示，所有样品均显示NiFe₂O₄（JCPDS PDF#74-2081）的衍射峰（2θ=18.2°, 30.38°, 35.8°, 37.28°, 43.54°, 54.4°, 57.38°, 63.08°），分别对应(111)、(220)、(311)、(222)、(400)、(422)、(511)、(440)晶面。Na₂WO₄负载的氧载体在2θ=27.6°、32.4°、48.8°、51.82°处出现额外衍射峰，对应Na₂WO₄的(220)、(311)、(422)晶面，表明Na₂WO₄成功负载且未破坏尖晶石结构。

结论

CO₂不仅是主要温室气体，更是宝贵的可再生C₁资源。将其转化为CO并进一步氢化为高值化学品，对环境保护和碳资源高效利用具有重要意义。同时，作为页岩气的重要组分，乙烷高效催化转化为乙烯兼具理论价值与工业前景。

本研究成功制备了Na₂WO₄改性NiFe₂O₄双功能氧载体，用于乙烷化学链氧化脱氢与CO₂裂解耦合过程。