近日，我校清洁能源与催化安徽省基础学科研究中心孙甲强博士/赵国锋教授联合北京化工大学刘军枫教授研究团队，在催化反应器领域取得重要研究进展。相关研究成果以“A Fixed-Fluidized-Bed Reactor Eliminating Nanocatalyst Loss and Enhancing Mass/Heat Transfer in CO2 Methanation”为题，于2026年10月18日在线发表于化工领域国际顶级期刊《AIChE Journal》。该刊系美国化学工程师学会（AIChE）官方旗舰期刊，聚焦化学工程前沿及反应工程、催化等方向。
纳米催化剂在多相催化领域具有广阔的应用前景。然而，其在传统流化床反应器中的应用受限于严重的催化剂磨损与流失，而在固定床反应器中则面临显著的传质与传热瓶颈。针对上述问题，研究团队设计了一种新型固定‑流化床反应器。该反应器通过多孔层板分隔为三个腔室，实现纳米催化剂在每个腔室内的局部鼓泡流化。
以CO2甲烷化为模型反应进行的实验表明，装有造粒催化剂的固定床反应器始终呈现较低的CO2转化率，而装载纳米催化剂的固定‑流化床反应器则实现了显著更高的活性。在340 °C时，固定‑流化床反应器的CO2转化率达87.3%，远高于固定床反应器的57.5%。在传热性能方面，CO2甲烷化释放的大量热量易导致局部过热。实验测量结果表明，固定‑流化床反应器在轴向和径向上的温度梯度均更加均匀。进一步计算显示，其表观传热系数约为传统固定床的四倍。催化稳定性方面，固定‑流化床反应器在200小时连续运行中CO2转化率保持稳定；相比之下，固定床反应器的转化率从约60%逐步降至约50%，且稳定运行时长缩短近50%。反应后对纳米催化剂的表征证实，该反应器未引起明显的催化剂流失或磨损。该研究为高效利用纳米催化剂的反应器设计提供了关键准则。
原文链接：https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aic.70714.