锂掺杂Pt/m-ZrO2催化剂在甲醇蒸汽重整中的选择性调控机制与氢能转化优化

本文聚焦锂（Li）掺杂对Pt/m-ZrO2催化剂在甲醇蒸汽重整（MSR）中的调控作用，通过温度程序化脱附（TPD）、红外光谱（DRIFTS）等技术揭示Li通过增强表面碱性，促使甲酸盐中间体（*OOCH）选择性地通过脱羧/脱氢路径生成CO2和H2（300°C时CO2选择性达85.2%），显著抑制副产物CO（14.5%）和甲烷化（0.3%）。相比Na/K，Li在保持活性（转化率仅降13%）的同时实现选择性突破，为氢能载体转化提供了高效催化策略。

　　

Highlight

锂（Li）的添加将Pt/m-ZrO₂催化剂的反应路径从非选择性脱羰基（300°C时CO占68.2%）转向高效脱羧/脱氢路径（CO₂达85.2%），甲烷化选择性从1.5%降至0.3%。Li的独特优势在于仅需0.54 wt.%负载量即可实现选择性跃升，且活性损失（转化率降13%）远低于Na（40%）和K（55%）。

Results and Discussion

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  表面性质：BET测试表明Li添加导致部分孔道阻塞，但优化负载量（0.54 wt.%）仍保持较高比表面积。

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  机理验证：CO₂-TPD和DRIFTS证实Li增强表面碱性，通过拉伸甲酸盐的C-H键并强化-OOC吸附，促进其脱羧。XPS显示Li直接与Pt相互作用，过量Li（>0.54 wt.%）会加剧Pt烧结（TEM观测）并抑制CO₂脱附。

Conclusions

0.54 wt.% Li为最佳负载量，在300°C下实现CO₂选择性85.2%，同时将CO和甲烷化产物分别压制至14.5%和0.3%。该研究为氢能载体催化剂的“选择性-活性”平衡提供了新思路。