鎳 - 二氧化硅催化劑（左，中）和商業催化劑（右）的透射電子顯微鏡圖像如圖所示。 圖片來源：新加坡科學技術與研究機構（A * STAR）
A * STAR研究人員通過將鎳納米顆粒包裹在多孔二氧化硅保護層中，開發出了一種高活性和高強度的催化劑，該催化劑有助於生物質合成甲烷。
生物質是製造燃料或其他有用化學品的潛在碳中性原料。通過氣化的過程，生物質可以轉化為稱為合成氣的混合物，其成分主要包含一氧化碳，二氧化碳和氫氣。而合成氣又可以進一步轉化為其他系列的化學品，比如甲烷。該類化學品可用作運輸燃料、城市燃氣和燃燒發電的載體。
將合成氣轉化為甲烷的催化劑有很多。由於鎳活性高且成本適中，並且通常由另一種材料如氧化鋁或二氧化硅來保護鎳製成的催化劑是最常見的催化劑之一。但是，在高溫甲烷化反應過程中，催化劑顆粒會積碳或發生燒結顆粒變大，進而可能會導致催化劑失去活性。此外，合成氣中任何痕量的硫化合物都會很快使鎳的催化活性消失，因此合成氣在甲烷化之前必須經過昂貴的清潔工藝除去硫才行。
A * STAR化學和工程科學研究所的Luwei Chen及其同事通過將鎳納米粒子嵌入多孔二氧化硅中，同時允許氣體進入催化劑，這一方法可解決催化劑失活的問題。
研究人員將氫氧化鎳顆粒與原硅酸四乙酯混合來製備催化劑。經過進一步加工後，他們在600℃下與氫氣反應來活化鎳，形成含有約40wt％鎳的顆粒。他們還分別測試了來自氣化過程的合成氣和模擬合成氣的催化性能，結果表明這兩種合成氣都含有硫。通過使用透射電子顯微鏡，X射線衍射和熱重分析等技術，他們發現該催化劑在反應過程中經歷了很少的燒結或焦化過程，該結果與使用相同合成氣樣品測試的商業催化劑不同。“多孔硅石通過隔離每個顆粒來保護鎳催化劑，以防燒結，”Chen說。
鎳 - 二氧化硅催化劑在失活之前還經受住了商業競爭對手三倍的硫雜質的考驗。 通過這種方式提高催化劑的耐硫性能可以在合成氣清潔過程中節省大量的成本。目前，研究人員正在與日本工程公司IHI合作，進而推廣其催化劑合成和甲烷化過程。
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