在射频-电感耦合等离子体热等离子体反应器中制备的石墨烯：用于二氧化碳甲烷化的镍催化剂载体

《Industrial & Engineering Chemistry Research》：Graphene Produced in RF-ICP Thermal Plasma Reactor: A Ni-Catalyst Support for CO2 Methanation

可持续甲烷循环制备石墨烯及催化CO?甲烷化研究。采用RF-ICP等离子体反应器实现甲烷热解合成 few-layer graphene（FLG），通过湿法浸渍制备Ni/FLG催化剂。实验表明，在压力优化和原位H?还原条件下，催化剂实现72.5% CO?转化率和90% CH?选择性。该循环过程兼具石墨烯高效制备与温室气体减排双重优势。

　　

本研究探讨了“甲烷→石墨烯→甲烷”的循环过程，作为一种可持续的石墨烯合成方法及温室气体减排策略。通过在射频感应耦合等离子体（RF-ICP）热等离子体反应器中利用甲烷热解制备了少层石墨烯（FLG），并采用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、拉曼光谱（Raman spectroscopy）、热重分析（TGA）和比表面积测定（BET surface area analysis）对其进行了表征。所制备的石墨烯具有较高的比表面积和稳定性，这使得通过润湿浸渍法能够实现镍纳米颗粒的均匀分散。所得到的Ni/石墨烯催化剂在二氧化碳甲烷化反应中表现出优异的性能：在常压下，当气体时空速为12,000 mL g^–1 h^–1时，实现了58%的二氧化碳转化率和74%的甲烷选择性。通过原位氢气还原（in situ H₂ reduction）处理后，二氧化碳转化率进一步提高至72.5%，甲烷选择性达到90%。这些研究结果凸显了石墨烯作为高效催化剂载体的潜力，并强调了优化反应压力对提升二氧化碳转化率和甲烷产量的重要作用。