为了解决当前的能源和环境危机，用可持续的清洁能源取代传统的化石燃料已经势在必行。在全球向可再生能源转变的过程中，人类社会对天然气的依赖日益增加，其中甲烷(CH₄)占到了>90%。高燃料效率和低碳排放使甲烷成为其他化石燃料更清洁的替代品，在提供可靠且负担得起的能源的同时，还支持其他清洁能源的发展。近年来，对甲烷催化燃烧用于天然气机动车尾气污染控制的研究兴趣逐渐增加。

有鉴于此，华盛顿州立大学王勇教授等人，综述了近年来适用于天然气汽车的低温CH₄燃烧催化剂、催化机理、毒化失活等的研究进展。

本文要点

1）阐述了近年来对低温CH₄燃烧催化剂（主要为Pd-基等贵金属催化剂）、催化过程机理、毒化失活机理等的研究进展。详细讨论了提升低温催化性能，增强抗水汽失活能力，以及弱化SO_x、NO_x中毒现象等三个方面的突破。

2）随着天然气在缓解能源和环境危机方面的期望越来越高，要想有效地控制天然气汽车的排放，必须突破CH4氧化催化剂的开发。尽管最近取得了一些进展，但典型的贵金属(如Pd)催化剂仍在很大程度上受到低温反应性不足(<400℃)以及被水和S失活的限制，考虑到中毒催化剂在较高温度下的再生，还需要适度的热稳定性。对于实际的汽车应用来说，重要的是在催化剂评估中采用与NGV有关的条件。

3）一个简单的催化剂系统不能应对复杂的排气条件。一方面，在活性相中加入第二种、第三种甚至更多的金属促进剂(例如，高熵合金NPs)有望改善CH₄的氧化反应性和抗H₂O/S失活能力。另一方面，由于其低成本，络合物(例如，钙钛矿、尖晶石和六铝酸盐)和混合(例如，CeO₂-MnOx-NiO)金属氧化物已被用作活性金属的载体或直接用作CH₄氧化的无贵金属催化剂。以ABO₃型钙钛矿结构为例，A和B位都可以被一种以上的金属阳离子连续取代，从而提供可调节的电子和氧化还原性能。具有层次结构的系统和/或结构明确的孔结构，例如三维有序大孔（3DOM）结构和分子筛，也因其独特的结构特性和高表面积而引起了广泛的关注。

参考文献：

Dong Jiang et al. Low-Temperature Methane Oxidation for Efficient Emission Control in Natural Gas Vehicles: Pd and Beyond. ACS Catal., 2020.

DOI: 10.1021/acscatal.0c03338

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c03338