一、  研究背景

图文摘要

近年来，炭材料因其良好的导热性、优异的化学稳定性以及可调控的表面与孔隙结构，被视为极具潜力的催化剂载体。与传统载体相比，炭材料在高温反应中表现出独特优势：其结构与反应中生成的碳质沉积物相似，可有效延缓积碳进程，从而缓解催化剂的失活问题；同时，其高比表面积和丰富的孔道结构有利于活性金属（如镍）纳米颗粒的均匀分散与稳定锚定，显著提高活性位点密度；此外，碳载体表面化学性质（如官能团、缺陷等）的可调控性，为进一步设计高效、稳定的催化体系提供了重要途径。

二、工作简介

该综述首先讨论了不同类型炭材料负载的镍基催化剂在CO₂加氢转化为甲烷反应中的重要研究进展。针对碳纳米管、石墨烯、活性炭及其他类型炭材料负载的镍基催化剂，综述了各类炭材料独特的物理化学特性。

随后，综述讨论了炭材料负载的镍基催化剂在CO₂加氢转化为甲烷反应中的催化机制。目前主要通过2种途径进行：HCOO*途径与CO*途径。影响反应机制的主要因素包括3个方面，首先是碳载体的物理化学性质，碳载体的不同化学性质和孔隙结构显著影响反应气体的吸附-活化行为，进而决定反应路径。其次是活性镍金属的电子结构，反应性金属的电子结构特性可显著影响关键中间体的活化行为，进而影响反应机理。最后是镍颗粒尺寸，具有合适尺寸的镍活性颗粒能够增强可接触性，并最大化活性位点的利用率。此外，镍活性位点的尺寸效应对促进氢气活化起着至关重要的作用，从而影响后续甲烷化反应的效率。

最后，该综述认为未来研究应聚焦于以下两方面：一是深入揭示碳载体与镍活性位点之间的相互作用机制，二是明确载体性质对镍活性位点电子结构的具体调控作用。在此基础上，通过探索多种基于材料设计的调控策略，充分发挥炭材料自身的结构优势，进而优化金属-载体相互作用，精准调控镍活性位点的电子结构。这将有望在CO₂加氢制甲烷反应中，同时提升催化剂的活性与稳定性，实现催化性能的系统突破。

New Carbon Materials 文章信息

SUN Yu, HUO Kai-xuan，FANG Hai-qiu，WANG Yang，WU Ming-bo. A review of recent progress on CO₂ hydrogenation to methane by Ni-based catalysts supported on carbon materials[J]. New Carbon Materials, 2025, 40(6): 1201-1218.

孙玉，霍凯旋，房海秋，王阳，吴明铂. 炭材料负载的Ni基催化剂CO₂加氢制甲烷研究进展[J].新型炭材料（中英文），2025，40(6):1201-1218.

DOI: 10.1016/S1872-5805(25)60981-4

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