氧化镍（NiO）基催化剂的性能优化核心是提升活性、选择性、稳定性三大关键指标，优化方向围绕电子结构调控、形貌与孔结构设计、载体协同改性、反应条件匹配四大维度展开，具体策略及原理如下：

电子结构调控：强化活性位点的吸附与活化能力这是提升催化活性的核心方向，通过改变 NiO 的电子云分布，优化其对反应物（如 CO₂、H₂、O₂）的吸附能和活化效率。

金属掺杂改性

贵金属掺杂（Pt、Pd、Ru）：利用贵金属的电子效应，降低 H₂解离能垒，同时调控 Ni⁰/Ni²⁺比例，提升 CO₂加氢制甲醇的选择性；例如 Pt 掺杂 NiO/ZrO₂催化剂，可使甲醇选择性提升至 85% 以上。

非贵金属掺杂（Ce、Zr、Fe、Co）：稀土金属 Ce 可引入大量氧空位，增强 CO₂吸附活化；过渡金属 Fe/Co 可与 Ni 形成合金，优化电子传导路径，降低电催化析氧反应（OER）的过电位。

非金属掺杂（N、S、P）

向 NiO 晶格中引入非金属原子，改变晶格电荷分布，提升导电性；例如 N 掺杂 NiO 纳米片，电导率较纯 NiO 提升 2 个数量级，OER 性能显著增强。

氧化还原氛围调控

通过预还原 / 预氧化处理，精准控制 Ni⁰/Ni²⁺比例：高 Ni⁰比例利于加氢反应（如 CO₂甲烷化），高 Ni²⁺比例利于氧化反应（如 VOCs 催化燃烧）。

形貌与孔结构设计：增加活性位点暴露与传质效率针对纯 NiO 颗粒易团聚、活性位点利用率低的问题，通过纳米尺度形貌调控，提升比表面积和位点暴露程度。

定向晶面暴露

制备高活性晶面（如 NiO 的 (111) 晶面），该晶面对 CO₂的吸附能更低，催化活性是普通晶面的 2–3 倍；例如水热法制备的 NiO (111) 纳米片，CO₂加氢转化率提升 40%。

多级孔结构构建

设计介孔 - 大孔多级孔道，加速反应物 / 产物的扩散；例如模板法制备的多孔 NiO 微球，比表面积可达 250 m²/g 以上，有效避免产物在活性位点的堆积失活。

特殊形貌调控

制备纳米棒、空心球、核壳结构等形貌：空心球结构可富集反应物，缩短扩散路径；核壳结构（如 NiO@SiO₂）可隔离 Ni 颗粒，防止高温烧结，稳定性提升 5–10 倍。

载体协同改性：强化界面作用与稳定性载体不仅是活性组分的负载平台，还可通过电子效应、空间效应、酸碱效应优化催化性能，主流策略如下：

酸碱双性载体匹配

选择 ZrO₂、Al₂O₃等酸碱双性载体，与 NiO 形成强相互作用（SMSI），调节 Ni⁰/Ni²⁺比例；例如 NiO/ZrO₂催化剂，ZrO₂的氧储存能力可抑制 Ni 颗粒氧化，提升 CO₂加氢稳定性。

高导电载体复合

与碳材料（石墨烯、碳纳米管、多孔碳）复合，提升电子传导速率，解决纯 NiO 导电性差的问题；例如 NiO / 石墨烯催化剂，OER 过电位降低至 280 mV（电流密度 10 mA/cm²）。

择形载体调控选择性

负载于分子筛（ZSM-5、SAPO-34）等择形载体，利用孔道尺寸限制产物扩散，定向生成低碳烯烃、甲醇等高附加值产物；例如 NiO/ZSM-5 催化剂，CO₂加氢制丙烯选择性达 70%。

反应条件与工艺优化：匹配催化剂特性催化剂性能需与反应条件协同，通过参数调控**化活性和选择性：

温度与压力调控：低温（200–300℃）适配甲烷化反应，高温（400–500℃）适配逆水煤气变换反应；高压（2–5 MPa）可提升 CO₂转化率，尤其利于液相产物生成。

原料配比优化：CO₂加氢制甲烷需 H₂/CO₂=4，制合成气需 H₂/CO₂=1–2；电催化反应需优化电解液浓度（如 1 mol/L KOH）和电极电势。

预处理工艺优化：通过 H₂-Ar 混合气预还原，精准控制 Ni⁰含量；通过表面钝化处理，提升催化剂的空气稳定性，便于储存和运输。

催化剂再生技术优化：延长使用寿命针对催化剂失活问题（Ni 颗粒团聚、积碳、活性位点流失），开发原位再生工艺：

氧化再生：通过高温空气焙烧，去除表面积碳，恢复活性位点；

还原再生：通过 H₂还原，重新调控 Ni⁰/Ni²⁺比例，修复氧空位；

酸洗再生：通过稀酸洗涤，溶解团聚的 Ni 颗粒，重新分散活性组分。