综述：石墨烯量子点光催化制氢技术的最新进展

这篇综述聚焦钴基催化剂在甲烷干重整（MDR）中的应用，通过掺杂钙（Ca）、铁（Fe）、锰（Mn）等元素提升催化性能。研究采用初湿浸渍法合成催化剂，结合BET、XRD、H2-TPR等技术表征，证实0.3Ca-8Co@Al2O3在700°C下实现CH4（83%）和CO2（97%）高效转化，且显著抑制积碳（coke formation），为温室气体资源化提供新策略。

　　

Abstract

甲烷干重整（MDR）通过利用CH₄和CO₂两种主要温室气体生产合成气（syngas），兼具环保与资源化价值。然而，积碳导致的催化剂失活是实际应用的瓶颈。本研究通过初湿浸渍法合成钙、铁、锰掺杂的钴基催化剂，并系统考察其性能。

Introduction

化石燃料依赖导致温室气体排放激增，2023年全球CO₂排放达35.8 Gt。MDR技术可将CH₄和CO₂转化为合成气，用于化工、电力等领域。但反应中积碳和金属烧结易使催化剂失活，需通过掺杂调控活性金属（如Co、Ni）与载体的相互作用。

Chemicals & Material synthesis

以Co(NO₃)₂·6H₂O为前驱体，γ-Al₂O₃为载体，掺杂Ca、Fe、Mn后焙烧形成Co₃O₄和CoAl₂O₄活性相。

Physicochemical properties

XRD显示钙掺杂显著提升钴分散度；H₂-TPR表明钙增强催化剂还原性；CO₂-TPD证实表面碱性位点增加，有效抑制积碳。SEM/TEM显示0.3Ca-8Co@Al₂O₃无丝状碳生成，活性位点未包埋。

Conclusion

钙掺杂通过优化钴分散度、还原性和表面碱性，使催化剂在700°C下稳定运行6小时，CH₄/CO₂转化率分别达83%和97%，为MDR工业化提供高效低耗解决方案。