Avec le développement et la prospérité de l'économie mondiale, les émissions de dioxyde de carbone (CO2) sont devenues une préoccupation croissante. Son effet de serre causera de graves problèmes environnementaux, tels que le réchauffement climatique et le changement climatique. Par conséquent, les scientifiques du monde entier ont consacré de grands efforts à contrôler les émissions de CO2 par le biais de diverses stratégies, telles que le captage, l'utilisation des ressources, la séquestration, etc. Parmi ceux-ci, la conversion catalytique du CO2 en méthane est considérée comme l'une des voies les plus efficaces pour l'utilisation des ressources en CO2 en raison des conditions de réaction douces et du dispositif de réaction simple. Des études thermodynamiques pionnières ont révélé qu'une faible température de réaction est bénéfique pour l'activité catalytique élevée et la sélectivité en CH4. Cependant, la basse température sera défavorable à l'augmentation de la vitesse de réaction due à la barrière cinétique pour l'activation du CO2. Par conséquent, l'invention de catalyseurs très efficaces avec des activités à basse température prometteuses pour la réaction de méthanation du CO2 est la solution clé. Les catalyseurs à base de Ni ont été largement étudiés en tant que catalyseurs de méthanation du CO2 en raison de leur faible coût et de leurs excellentes performances catalytiques. Cependant, les catalyseurs à base de Ni effectuent généralement des activités et des stabilités à basse température médiocres. Par conséquent, le développement de catalyseurs à base de Ni très efficaces avec d'excellentes performances catalytiques à basse température est devenu l'objectif de recherche ainsi que le défi dans ce domaine. Par conséquent, nous avons résumé les progrès de la recherche récente sur la construction de catalyseurs à base de Ni très efficaces pour la méthanation du CO2 dans cette revue. Plus précisément, les stratégies sur la façon d'améliorer les performances catalytiques des catalyseurs à base de Ni ont été soigneusement examinées, qui comprennent divers facteurs d'influence, tels que les supports catalytiques, les auxiliaires catalytiques et les dopants, les méthodes de fabrication, les conditions de réaction, etc. Enfin, la tendance future du développement des catalyseurs à base de Ni est également prospectée, ce qui sera utile pour la conception et la fabrication des catalyseurs Ni avec une grande efficacité vers le processus de méthanation du CO2.

Con el desarrollo y la prosperidad de la economía mundial, la emisión de dióxido de carbono (CO2) se ha convertido en una preocupación creciente. Su efecto invernadero causará graves problemas ambientales, como el calentamiento global y el cambio climático. Por lo tanto, los científicos de todo el mundo han dedicado grandes esfuerzos a controlar las emisiones de CO2 a través de diversas estrategias, como la captura, la utilización de recursos, el secuestro, etc. Entre estos, la conversión catalítica de CO2 en metano se considera una de las rutas más eficientes para la utilización de recursos de CO2 debido a las condiciones de reacción suaves y el dispositivo de reacción simple. Los estudios termodinámicos pioneros han revelado que la baja temperatura de reacción es beneficiosa para la alta actividad catalítica y la selectividad de CH4. Sin embargo, la baja temperatura será adversa a la mejora de la velocidad de reacción debido a la barrera cinética para la activación de CO2. Por lo tanto, la invención de catalizadores altamente eficientes con actividades prometedoras a baja temperatura hacia la reacción de metanización de CO2 es la solución clave. Los catalizadores a base de Ni han sido ampliamente investigados como catalizadores hacia la metanización de CO2 debido a su bajo coste y excelentes rendimientos catalíticos. Sin embargo, los catalizadores a base de Ni generalmente realizan actividades y estabilidades deficientes a baja temperatura. Por lo tanto, el desarrollo de catalizadores a base de Ni altamente eficientes con excelentes rendimientos catalíticos a baja temperatura se ha convertido en el foco de investigación, así como en un desafío en este campo. Por lo tanto, resumimos los avances recientes en la investigación de la construcción de catalizadores a base de Ni altamente eficientes hacia la metanización de CO2 en esta revisión. Específicamente, se han revisado cuidadosamente las estrategias sobre cómo mejorar los rendimientos catalíticos de los catalizadores a base de Ni, que incluyen diversos factores de influencia, como soportes catalíticos, auxiliares catalíticos y dopantes, los métodos de fabricación, las condiciones de reacción, etc. Finalmente, también se prosigue la tendencia de desarrollo futuro de los catalizadores a base de Ni, lo que será útil para el diseño y la fabricación de los catalizadores de Ni con alta eficiencia hacia el proceso de metanización de CO2.

With the development and prosperity of the global economy, the emission of carbon dioxide (CO2) has become an increasing concern. Its greenhouse effect will cause serious environmental problems, such as the global warming and climate change. Therefore, the worldwide scientists have devoted great efforts to control CO2 emissions through various strategies, such as capture, resource utilization, sequestration, etc. Among these, the catalytic conversion of CO2 to methane is considered as one of the most efficient routes for resource utilization of CO2 owing to the mild reaction conditions and simple reaction device. Pioneer thermodynamic studies have revealed that low reaction temperature is beneficial to the high catalytic activity and CH4 selectivity. However, the low temperature will be adverse to the enhancement of the reaction rate due to kinetic barrier for the activation of CO2. Therefore, the invention of highly efficient catalysts with promising low temperature activities toward CO2 methanation reaction is the key solution. The Ni based catalysts have been widely investigated as the catalysts toward CO2 methanation due to their low cost and excellent catalytic performances. However, the Ni based catalysts usually perform poor low-temperature activities and stabilities. Therefore, the development of highly efficient Ni based catalysts with excellent low-temperature catalytic performances has become the research focus as well as challenge in this field. Therefore, we summarized the recent research progresses of constructing highly efficient Ni based catalysts toward CO2 methanation in this review. Specifically, the strategies on how to enhance the catalytic performances of the Ni based catalysts have been carefully reviewed, which include various influencing factors, such as catalytic supports, catalytic auxiliaries and dopants, the fabrication methods, reaction conditions, etc. Finally, the future development trend of the Ni based catalysts is also prospected, which will be helpful to the design and fabrication of the Ni catalysts with high efficiency toward CO2 methanation process.

مع تطور الاقتصاد العالمي وازدهاره، أصبح انبعاث ثاني أكسيد الكربون (CO2) مصدر قلق متزايد. سيؤدي تأثير الاحتباس الحراري إلى مشاكل بيئية خطيرة، مثل الاحترار العالمي وتغير المناخ. لذلك، كرس العلماء في جميع أنحاء العالم جهودًا كبيرة للتحكم في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من خلال استراتيجيات مختلفة، مثل الالتقاط واستخدام الموارد والاحتجاز وما إلى ذلك. من بين هذه الطرق، يعتبر التحويل الحفاز لثاني أكسيد الكربون إلى الميثان أحد أكثر الطرق كفاءة لاستخدام الموارد لثاني أكسيد الكربون بسبب ظروف التفاعل المعتدل وجهاز التفاعل البسيط. كشفت الدراسات الديناميكية الحرارية الرائدة أن درجة حرارة التفاعل المنخفضة مفيدة للنشاط التحفيزي العالي وانتقائية الميثان. ومع ذلك، فإن درجة الحرارة المنخفضة ستكون ضارة بتعزيز معدل التفاعل بسبب الحاجز الحركي لتنشيط ثاني أكسيد الكربون. لذلك، فإن اختراع محفزات عالية الكفاءة مع أنشطة واعدة في درجات الحرارة المنخفضة تجاه تفاعل ميثان ثاني أكسيد الكربون هو الحل الرئيسي. تم التحقيق على نطاق واسع في المحفزات القائمة على النيكل كمحفزات نحو ميثنة ثاني أكسيد الكربون بسبب تكلفتها المنخفضة وأدائها التحفيزي الممتاز. ومع ذلك، عادة ما تؤدي المحفزات القائمة على النيكل أنشطة وثباتات ضعيفة في درجات الحرارة المنخفضة. لذلك، أصبح تطوير محفزات عالية الكفاءة تعتمد على النيكل مع أداء تحفيزي ممتاز في درجات الحرارة المنخفضة محور البحث بالإضافة إلى التحدي في هذا المجال. لذلك، قمنا بتلخيص التقدم البحثي الأخير لبناء محفزات عالية الكفاءة قائمة على النيكل نحو ميثان ثاني أكسيد الكربون في هذه المراجعة. على وجه التحديد، تمت مراجعة الاستراتيجيات المتعلقة بكيفية تعزيز الأداء التحفيزي للمحفزات القائمة على النيكل بعناية، والتي تشمل عوامل مؤثرة مختلفة، مثل الدعامات الحفازة، والمساعدات الحفازة والمنشطات، وطرق التصنيع، وظروف التفاعل، وما إلى ذلك. أخيرًا، من المتوقع أيضًا اتجاه التطوير المستقبلي للمحفزات القائمة على النيكل، والذي سيكون مفيدًا لتصميم وتصنيع محفزات النيكل بكفاءة عالية نحو عملية ميثان ثاني أكسيد الكربون.