研究背景
人口增长和工业化发展正在引发全球能源危机和环境可持续性挑战。全球每年产生超过 20 亿吨的城市固体废物，废物管理成为日益重要的问题。
城市固体废物主要由碳氢化合物组成，是一种可再生能源。传统的固废处理方式填埋和焚烧侵占了大量土地资源，并造成了环境污染。气化技术在高温和部分氧化气氛下将有机物转化为合成气（一氧化碳和氢气），该技术不仅可以实现固废减量化，产物合成气也是重要的化工原料，可用于费托合成、制甲醇等。
以二氧化碳为气化剂的气化技术具有生产富含一氧化碳合成气和二氧化碳利用的双重作用。二氧化碳气化涉及多种化学反应，包括干燥、热解、裂解和重整。然而，烃类的不完全裂解和再聚合会形成副产物焦油，焦油会降低合成气品质，导致气化炉管道堵塞和腐蚀，并对环境造成污染。通过添加催化剂提高焦油二氧化碳重整效率被认为是最有效的焦油脱除方法。
论文详情
图1. 城市固体废物的 CO2 气化-催化重整
其中，5%-Ni/CeO2 催化剂的应用使典型固废大白菜、杨树叶、打印纸、PET 和 HDPE 的总气体产率分别大幅提高了 246%、145%、455%、254% 和 563%。 研究进一步揭示了催化剂载体在催化性能中的关键作用，证实了载体对 Ni 分散度的影响。Ni 与 CeO2 载体的相互作用显著提高了 Ni 的分散度，从而具有比 Ni/ ZrO2 更优的反应活性。 在模拟城市固废 CO2 气化-重整中，5%Ni/CeO2 催化剂将总气体产率显著提高了 106%，表明该催化剂具有实际应用的可行性。
论文信息
Enhancing CO2 gasification-reforming of municipal solid waste with Ni/CeO2 and Ni/ZrO2 catalysts Shiyu Zhang, Yibing Peng, Mengna Wu, Qinghai Li, Yanguo Zhang* （张衍国，清华大学）and Hui Zhou*（周会，清华大学） J. Mater. Chem. A, 2024, 12, 11848-11856
https://doi.org/10.1039/D4TA00665H
主要作者介绍
本文第一作者，清华大学能源与动力工程系 2020 级直博生，主要从事废弃物资源化方面的研究。
期刊介绍
rsc.li/materials-a
J. Mater. Chem. A
| 2-年影响因子* | 10.7分 |
| 5-年影响因子* | 10.8分 |
| JCR 分区* | Q1 能源与燃料 Q1 化学-物理化学 Q1 材料科学-跨学科 |
| CiteScore 分† | 19.5分 |
| 中位一审周期‡ | 30 天 |
Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 报道材料化学各领域的高质量理论或实验研究工作。这三本期刊发表的论文侧重于报道对材料及其性质的新理解、材料的新应用以及材料合成的新方法。Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 的区别在于所报道材料的不同预期用途。粗略的划分是，Journal of Materials Chemistry A 报道材料在能源和可持续性方面的应用，Journal of Materials Chemistry B 报道材料在生物学和医学方面的应用，Journal of Materials Chemistry C 报道材料在光学、磁学和电子设备方面的应用。
Editor-in-Chief
Anders Hagfeldt
🇸🇪 乌普萨拉大学
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Associate editors
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* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
† CiteScore 2023 by Elsevier
‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件
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