从2001年开始，我们组开始致力于高比表面积碳化硅及其在多相催化中的应用，已经能通过溶胶-凝胶过程制备出比表面积大于100平方米每克的多孔碳化硅。由于制备这种碳化硅比较难，所以一定要为它找一个对催化剂要求比较苛刻的反应，或者说其它材料不能胜任的催化反应。不然的话，谁还会用这么昂贵的东西！

甲烷部分氧化似乎就是为碳化硅量身定做的反应。我们知道甲烷是天然气和煤层气的主要成分。甲烷充分燃烧（完全氧化）会形成水和二氧化碳并释放大量热，在家里用天然气做饭和煤矿瓦斯爆炸主要就是这个反应。如果将甲烷在氧气不足的条件下部分氧化，就会生成一氧化碳和氢气。由于一氧化碳和氢气的混合气在工业上可合成甲醇和其它液体燃料（如汽油），所以被称为合成气。甲烷部分氧化虽然是一个强放热反应，但却只有在很高温度下才能发生。假如我们需要把甲烷的90%转化为合成气，就需要在有催化剂（一般为镍）的条件下把反应体系加热到900°C。在这个温度下，常用的催化剂载体如氧化铝就会和镍发生反应，使催化剂活性缓慢降低。同时由于氧化铝不导热，所以反应产生的大量热会在催化剂中形成“热点”，导致催化剂烧结，活性进一步降低。碳化硅化学性质稳定，在反应条件下不会与镍反应。而且，碳化硅导热性好，反应产生的热可迅速扩散开，避免在催化剂中形成“热点”。因此，碳化硅作载体有可能解决氧化铝催化剂存在的问题。

博士生孙卫中来组里后，我就让他考察碳化硅在甲烷部分氧化中的应用情况。经过几年工作，他发现碳化硅载体除了具有稳定性好和不产生热点的特点外，还具有一些突出的优点。一个优点是进行反应前不需要预还原。一般情况下，镍是以氧化镍的形式被负载在载体表面的，反应的时候要先用氢气把它还原成单质镍才具有催化活性。但碳化硅催化剂使用前并不需要氢气还原，实际上由于氧化镍和碳化硅载体之间的相互作用比较弱，反应物中的甲烷就把氧化镍还原了，这样就明显地减少了工艺流程。另一个优点是反应过程中“积碳”非常少，大约是氧化铝催化剂的三分之一。催化剂积碳是指反应过程中形成的碳覆盖了催化剂的活性中心（往往是单质的金属纳米颗粒），使催化剂活性降低。同时，他还发现高比表面的碳化硅在使用过程中表面容易发生氧化，比表面积只要大于30平方米每克就很好了。

这些结果与我开始时的预期基本一致，所以心里很高兴。但是，如果想要在大规模装置上应用，粉末状催化剂肯定不行，两下就把反应器堵死了，还得把催化剂做成圆球形或长条形的。通过单纯的挤压法恐怕不行，因为碳化硅太稳定了。加入粘结剂，一来会降低催化剂的表面积，二来在高温下是否稳定还不好说。怎样才能把碳化硅做成一定形状的呢？

看来，我们还得想新的办法。