CO2和CH4是两种最主要的大气温室气体（GHGs），但它们也是丰富且低成本的碳源；CH4被认为是（相对）清洁能源，可用来实现低碳经济。甲烷干重整（DRM）是将甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）转化为合成气（H2+CO）的过程，这是世界级的大规模工业过程和能源转化（例如费托合成（FT），羰基化，加氢甲酰化）以及用于燃料和高附加值化学品的合成的重要组成部分。经过近30年的深入研究，Ni催化剂因其低成本和高初始活性（与贵金属催化剂相比）而成为最有前途的DRM候选物。然而，由于碳沉积（焦化）和/或烧结的Ni物种使催化剂失活问题，迄今尚无商业DRM工艺。近日，中科院大连化物所张涛，乔波涛等报道了一种通过与Ce掺杂的羟基磷灰石(HAP)相互作用而稳定原子分散的Ni单原子催化剂，该催化剂中CeOx掺杂的HAP稳定了孤立的Ni原子，防止催化剂的烧结和失活，可高活性和高稳定性的催化DRM。实验和计算研究表明，孤立的Ni原子具有固有的耐焦炭性，因为它们具有独特的仅激活CH4中第一个C-H键的能力，从而避免甲烷深度分解成碳。该工作为大规模开发地球富含的DRM催化剂提供了新的机会。
Mohcin Akri, Shu Zhao, Botao Qiao*, Tao Zhang,* et al. Atomically dispersed nickel as coke-resistant active sites for methane dry reforming. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-12843-w
