近日，清华大学-鄂尔多斯实验室骞伟中-崔超婕团队在国际催化期刊Catalysis Today上发表研究论文，报道了“碳纳米管条状宏观载体在CO₂甲烷化过程中的限域催化效应”。

碳纳米管是一种长径比巨大、表面结构拓扑特征强，机械强度高，导电性良好的纳米材料。除了在锂离子电池行业用作导电剂外，也被视作下一代高分子复合增强、催化剂载体以及特殊吸附材料等的基元。然而，在以前碳纳米管用作催化剂载体的研究中，主要集中于外表面的直接负载或内部空腔的灌装两种结构形态。前期，骞伟中-崔超婕团队在碳纳米管构效关系研究与应用实践中，将碳纳米管挤条成型（比如直径为数毫米，长度为几十厘米），用作VOCs或有机废水处理的介孔吸附剂，实现了吨级制备与应用，从而形成碳纳米管载体的第三种形态。

本次研究中，该团队将直径为3毫米的碳纳米管条状宏观复合载体用于CO₂甲烷化体系，发现了远优于纯碳纳米管、纯三氧化铝或二者机械混合的载体效应。在负载钴，铜后，都能使催化性能有数倍的提升。在优化的催化剂配方（同时负载钴与铜）中，实现了氢碳比为3，1.5MPa，250℃下实现了CO₂转化率49.62%，产品中甲烷选择性为95.98%的转化效果。复杂的催化载体效应包括碳纳米管的疏水性、载体内长程有序的介孔通道的限域催化效应（适用于转化率要求高，但产品选择性不复杂的体系）以及双载体相之间的电子能级相互作用等。

该成果是清华大学、鄂尔多斯实验室、沙特阿美公司及北京工业大学四方合作的最新科研成果。为进一步探索碳纳米管条状宏观复合载体的限域催化效应提供了新的方向，也为碳中和时代CO₂加氢体系的优化及绿色能源及化学产品设计提供了指引。