为抑制地球变暖，削减温室气体二氧化碳的排放成为紧迫课题。另一方面，开发可取代枯竭性化石燃料的资源也是重要课题。作为解决这些课题的方法，使甲烷（CH4）与二氧化碳生成氢气和一氧化碳的反应（重整反应 CO2+CH4→2H2+2CO）受到了关注。重整反应一般使用过渡金属（Ni、Rh）作为催化剂。不过，这些催化剂在硫化氢浓度仅为数ppm时就会失去催化活性，因此无法用于与高浓度硫化氢（>1000ppm）共存的甲烷气。
而日本制铁公司开发的氧化铈催化剂在导入高浓度硫化氢的条件下也显示出了高重整反应活性。关于该催化剂的功能，九州大学通过采用同步辐射的X射线吸收微细结构解析，追踪了催化剂表面上硫的动态和氧化铈的氧化还原特性，明确了硫化氢共存对提高重整反应活性的效果。
该催化剂可直接用于污水污泥、厨余垃圾和工业废弃物等含硫化氢的甲烷气体的重整反应，因此有助于开发在削减二氧化碳的同时有效利用非化石燃料资源的工业流程。
九州大学同步加速器光利用研究中心（in situ S K-XANES用单元）
九州大学的同步辐射设施可以在催化反应条件（导入硫化氢并加热的条件）下测量X射线吸收光谱。观察发现，通过添加硫化氢，可以促进甲烷的活性化以及基于二氧化碳的氧化铈再氧化，能提高重整反应的速度。
图1：S-K XANES光谱
图2：基于氧化铈的重整反应机制
论文信息
题目：Promoting effect of 2000 ppm H2S on the dry reforming reaction of CH4 over pure CeO2, and in situ observation of the behavior of sulfur during the reaction
期刊：Journal of Catalysis
URL： 10.1016/j.jcat.2020.06.040
文：JST客观日本编辑部
