Oxygen Pumping Effect of Interfacial MoO x Mitigates Coking in NiCo/CeO 2 –Al 2 O 3 Catalysts for Dry Reforming of Methane
Source abstract
Abstract
Non-noble Ni-based catalysts are highly active for dry reforming of methane (DRM) but suffer from severe carbon deposition. To address this challenge, we synthesized Mo-modified bimetallic NiCo/CeO 2 –Al 2 O 3 catalysts via sol–gel method. We have demonstrated that an optimal Mo/Ni atomic ratio of 0.15 balances the trade-off between activity and coking resistance, achieving a stable 65% CH 4 conversion at 700 °C over 100 h of DRM while maintaining superior coke resistance. Based on comprehensive experimental analyses, we propose that during DRM, surface and interfacial MoO x species act as the oxygen pump (MOP), generating reactive oxygen (O*) from CO 2 dissociation and channeling it to adjacent components. By creating an oxygen-rich local chemical environment, this mechanism concurrently passivates the metal surface and progressively shifts the CH 4 activation pathway from deep decomposition to oxidative dehydrogenation, enabling efficient carbon elimination at the cost of reduced activity. This work elucidates the oxygen pumping effect of interfacial MoO x, providing a practicable strategy for designing coking-resistant catalysts for DRM and other high-temperature processes.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Catalysts for Methane Reforming · Catalysis and Oxidation Reactions · Catalytic Processes in Materials Science
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China, 96 Jinzhai Road, Hefei 230026, China
Funding
National Natural Science Foundation of China
References (59)
Show source-provided references
1. 10.1016/j.jechem.2019.12.01710.1016/j.jechem.2019.12.017 ↗
2. 10.1016/j.jcis.2025.13771210.1016/j.jcis.2025.137712 ↗
3. 10.1039/C3CS60395D10.1039/C3CS60395D ↗
4. 10.1016/j.jcis.2021.01.10010.1016/j.jcis.2021.01.100 ↗
5. 10.1016/j.cattod.2013.04.02910.1016/j.cattod.2013.04.029 ↗
6. 10.1016/j.rser.2017.09.07610.1016/j.rser.2017.09.076 ↗
7. 10.1021/acs.chemrev.2c0073310.1021/acs.chemrev.2c00733 ↗
8. 10.1002/cphc.20170052910.1002/cphc.201700529 ↗
9. 10.1016/j.apcatb.2016.10.06910.1016/j.apcatb.2016.10.069 ↗
10. 10.1016/j.fuel.2023.12801310.1016/j.fuel.2023.128013 ↗
11. 10.1016/j.cej.2024.15872510.1016/j.cej.2024.158725 ↗
12. 10.1016/j.apcatb.2008.07.01610.1016/j.apcatb.2008.07.016 ↗
13. 10.1039/C9TC05241K10.1039/C9TC05241K ↗
14. 10.1039/D2CP02120J10.1039/D2CP02120J ↗
15. 10.1016/j.renene.2024.12091510.1016/j.renene.2024.120915 ↗
16. 10.1016/j.ijhydene.2017.03.20810.1016/j.ijhydene.2017.03.208 ↗
17. 10.1016/j.apcatb.2021.12007510.1016/j.apcatb.2021.120075 ↗
18. 10.1021/acscatal.1c0212410.1021/acscatal.1c02124 ↗
19. 10.1126/science.aav241210.1126/science.aav2412 ↗
20. 10.1016/j.apsusc.2021.15231010.1016/j.apsusc.2021.152310 ↗
21. 10.1016/j.apcata.2017.07.03810.1016/j.apcata.2017.07.038 ↗
22. 10.1016/j.apcata.2025.12075510.1016/j.apcata.2025.120755 ↗
23. 10.1016/j.cej.2018.07.00910.1016/j.cej.2018.07.009 ↗
24. 10.1016/j.apcatb.2020.11958110.1016/j.apcatb.2020.119581 ↗
25. 10.1016/j.apcatb.2022.12124010.1016/j.apcatb.2022.121240 ↗
26. 10.1039/C5CY01790D10.1039/C5CY01790D ↗
27. 10.1021/cs502084g10.1021/cs502084g ↗
28. 10.1016/j.mcat.2021.11160210.1016/j.mcat.2021.111602 ↗
29. 10.1016/j.apcatb.2023.12274210.1016/j.apcatb.2023.122742 ↗
30. 10.1016/j.ijhydene.2016.06.04010.1016/j.ijhydene.2016.06.040 ↗
31. 10.1002/asia.20240117210.1002/asia.202401172 ↗
32. 10.1016/j.apcatb.2009.12.02110.1016/j.apcatb.2009.12.021 ↗
33. 10.1016/j.apsusc.2013.08.04910.1016/j.apsusc.2013.08.049 ↗
34. 10.1021/jp800182j10.1021/jp800182j ↗
35. 10.1021/acs.jpcc.8b0002710.1021/acs.jpcc.8b00027 ↗
36. 10.1016/j.matchemphys.2018.05.02910.1016/j.matchemphys.2018.05.029 ↗
37. 10.1016/j.ijhydene.2014.05.05810.1016/j.ijhydene.2014.05.058 ↗
38. 10.1016/j.ultsonch.2017.12.01110.1016/j.ultsonch.2017.12.011 ↗
39. 10.1016/j.apcatb.2016.02.06410.1016/j.apcatb.2016.02.064 ↗
40. 10.1016/j.apcata.2015.05.00410.1016/j.apcata.2015.05.004 ↗
41. 10.1016/j.apcatb.2019.11853510.1016/j.apcatb.2019.118535 ↗
42. 10.1016/j.cej.2025.16758610.1016/j.cej.2025.167586 ↗
43. 10.1007/BF0110742210.1007/BF01107422 ↗
44. 10.1002/smll.20170164810.1002/smll.201701648 ↗
45. 10.1021/jacs.1c1260310.1021/jacs.1c12603 ↗
46. 10.1016/j.apcatb.2021.12007410.1016/j.apcatb.2021.120074 ↗
47. 10.1016/S0169-4332(02)00559-710.1016/S0169-4332(02)00559-7 ↗
48. 10.1002/cctc.20230126410.1002/cctc.202301264 ↗
49. 10.1016/j.apcatb.2014.10.06210.1016/j.apcatb.2014.10.062 ↗
50. 10.1016/j.cattod.2011.05.03210.1016/j.cattod.2011.05.032 ↗
51. 10.1021/acscatal.6b0168310.1021/acscatal.6b01683 ↗
52. 10.1038/s41929-020-0459-410.1038/s41929-020-0459-4 ↗
53. 10.1038/s41467-024-53484-y10.1038/s41467-024-53484-y ↗
54. 10.1002/adfm.20221406810.1002/adfm.202214068 ↗
55. 10.1016/j.apcatb.2019.11819510.1016/j.apcatb.2019.118195 ↗
56. 10.1021/acscatal.7b0446910.1021/acscatal.7b04469 ↗
57. 10.1021/acscatal.2c0112010.1021/acscatal.2c01120 ↗
58. 10.1016/j.fuel.2024.13085510.1016/j.fuel.2024.130855 ↗
59. 10.1016/j.mcat.2023.11351510.1016/j.mcat.2023.113515 ↗