冶金炉气高值转化课题组(MFGHVC)

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昆明理工大学冶金炉气高值转化课题组

当前温室气体的排放受到世界各国的关注，煤炭、石油、天然气等燃料燃烧释放出大量CO2等温室气体，开发和使用新型能源以减少温室气体的排放已成为世界各国的普遍共识。为实现低浓度甲烷的转化和二氧化碳定量减排达到“碳中和”的目的，各国都十分重视能源的高效清洁利用与二氧化碳减排技术的发展。课题组负责人李孔斋教授2020 年入选教育部“长江学者奖励计划”青年学者，2019 年受聘美国哥伦比亚大学访问学者。同时还入选云南省中青年学术和技术带头人、云南省万人计划青年拔尖人才和首届昆明理工大学青蓝计划等，兼任中国有色金属学会节能减排专业委员会委员、 Chinese Chemical Letters 第三届青年编委会委员、国家重大研发计划会评和函评专家、国家自然科学基金函评专家、中国博士后基金函评专家、美国化学学会（ACS）会员、中国化工学会会员和 Nature Communications、 JACS 和 Advanced Materials 等 40 余个 SCI 期刊的评审专家。

冶金过程碳氢分子化学链制氢冶金过程热-质耦合利用冶金过程CO₂-CO催化加氢

课题组长期致力于化学链技术、能源环境催化方面的研究工作，在能源催化、化学链技术、相变蓄热材料、冶金渣资源化利用等方向发展上有着杰出的贡献。团队承担国家自然基金项目3项、科技部重点研发计划子课题1项等11项课题的研究。在Chem、Nature Communications、NanoEnergy、Journal of Catalysis、ACS Catalysis、Applied Catalysis B: Environmental、Journal of Materials Chemistry A、Applied Energy等国际著名期刊发表SCI收录论文125篇。目前，团队在读硕士和博士研究生 20 人，团队研究生曾分别在 2014 年获得第七届全国大学生节能减排大赛一等奖、 2018 年获得云南省优秀毕业生、2019年获得云南省研究生优秀成果奖、2020 年获得全国大学生冶金科技竞赛科技创新类一等奖、 2020 年获得全国大学生“互联网+”创新创业大赛省银奖等。

成员

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李孔斋

程显名

田冬

李丹阳

卢春强

邓贵先

徐海文

赵滟楠

新闻博客

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邓贵先博士在含氧CO2转化研究取得进展

近日，李孔斋课题组用CeO₂和ZrO₂改性了Ni基催化剂，用以甲烷重整含氧CO₂制备比例可调的合成气。Ni/CeO₂-ZrO₂-SiO₂催化剂具有多功能活性位和分散的Ni物种，可加速C–H活化，此外CeO₂-ZrO₂固溶体上的氧空位有利于吸附CO₂，从而抑制了O₂对CO₂转化的负面影响。该研究结果目前以“Optimized Ni-based catalysts for methane reforming with O₂-containing CO₂”为题在线发表在Applied Catalysis B: Environmental杂志上。

由于从空气或工业废气中捕集纯CO₂的成本过高，在有氧化杂质(如O2)的情况下还原CO₂比使用纯CO₂更有前景。李孔斋课题组采用CeO₂和ZrO₂对Ni基催化剂进行改性，抑制O₂对CO₂与甲烷重整的负面影响，在750 °C时CH₄转化率达到97%，CO₂转化率达到95%，即使在O₂含量较高的情况下仍能保持较高的CO₂转化率。对新鲜和废催化剂的物理化学表征表明，即使经过长期的高温反应，Ni、CeO₂和ZrO₂之间的相互作用也会使较小的Ni颗粒得到良好的分散。原位红外结果表明，Ni/CeO₂-ZrO₂-SiO₂催化剂有利于活化CH₄生成活性CH₃*，促进CO的形成，并且CeO₂-ZrO₂固溶体提高了CO₂的吸附，从而降低了CO₂和O₂的竞争效应。该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337321001594

图1. CeO₂和ZrO₂改性Ni基催化剂催化机理

研究

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蓄热型催化剂的构筑耦合效应

1.一种用于催化反应热管理的混合相变材料的蛋黄/壳设计策略

蓄热技术是先进化工过程热管理的一种有前景的选择，相变材料因其蓄热密度高、充放热过程温度变化适中而被认为是理想的蓄热材料。

图1.1 不同浓度NiCl₂溶液改性的Al@Al2O3 蓄热载体材料SEM图像和EDS分析

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