Aktivierte Modifikation der Träger‐Metall‐Wechselwirkungen als Schlüssel für hochaktive Ru/γ‐Al₂O₃‐Katalysatoren für die CO_x‐ Methanisierung

Abstract

Ru/Al2O3 ist ein außerordentlich stabiler, aber weniger aktiver Katalysator für Methanisierungs‐Reaktionen. Hier berichten wir über einen neuartigen Ansatz, mit dem die Aktivität dieser Katalysatoren bei der Methanisierung von CO2 in CO2/H2‐Gemischen erheblich gesteigert werden kann. Hochaktive und ‐stabile Ru/γ‐Al2O3‐Katalysatoren wurden über eine Hochtemperatur‐Behandlung im reduktiven Reaktionsgasgemisch erhalten. Operando/In‐situ‐Spektroskopie und Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM)‐Abbildungen zeigen, dass die deutlich erhöhte Aktivität für die Methanisierung von CO bzw. CO2 mit einer Abflachung der Ru‐Nanopartikel und der Bildung von stark basischen Plätzen auf dem hydroxylierten Aluminiumoxid einhergeht. Die erhöhte Aktivität der Katalysatoren um Faktoren von 5 (CO) bzw. 14 (CO2) führen wir auf eine aktivierte Modifikation der Träger‐Metall‐Wechselwirkungen zurück, die durch eine reaktive Modifizierung der Al2O3‐Oberfläche im Reaktionsgas und eine erhöhte thermische Mobilität der Ru‐Nanopartikel verursacht wird.