產氫單原子催化劑理論設計取進展

據中國科學院報道：清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)是(shi)人(ren)類(lei)社(she)會(hui)可(ke)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)的(de)基(ji)石(shi)，而(er)氫(qing)是(shi)一(yi)種(zhong)最(zui)為(wei)理(li)想(xiang)的(de)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)之(zhi)一(yi)。水(shui)煤(mei)氣(qi)反(fan)應(ying)是(shi)一(yi)種(zhong)重(zhong)要(yao)的(de)產(chan)氫(qing)方(fang)式(shi)，但(dan)是(shi)關(guan)鍵(jian)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)及(ji)其(qi)催(cui)化(hua)機(ji)理(li)還(hai)缺(que)乏(fa)深(shen)入的探究。

中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)福(fu)建(jian)物(wu)質(zhi)結(jie)構(gou)研(yan)究(jiu)所(suo)結(jie)構(gou)化(hua)學(xue)重(zhong)點(dian)實(shi)驗(yan)室(shi)吳(wu)克(ke)琛(chen)研(yan)究(jiu)組(zu)在(zai)副(fu)研(yan)究(jiu)員(yuan)李(li)巧(qiao)紅(hong)主(zhu)持(chi)的(de)國(guo)家(jia)基(ji)金(jin)委(wei)青(qing)年(nian)項(xiang)目(mu)和(he)美(mei)國(guo)懷(huai)俄(e)明(ming)大(da)學(xue)化(hua)學(xue)係(xi)教(jiao)授(shou)範(fan)茂(mao)宏(hong)主(zhu)持(chi)的(de)美(mei)國(guo)能(neng)源(yuan)部(bu)項(xiang)目(mu)等(deng)的(de)資(zi)助(zhu)下(xia)
，積(ji)極(ji)開(kai)展(zhan)麵(mian)向(xiang)新(xin)能(neng)源(yuan)催(cui)化(hua)反(fan)應(ying)機(ji)理(li)和(he)新(xin)型(xing)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)理(li)論(lun)研(yan)究(jiu)。近(jin)日(ri)
，李(li)巧(qiao)紅(hong)與(yu)範(fan)茂(mao)宏(hong)開(kai)展(zhan)合(he)作(zuo)，以(yi)貴(gui)金(jin)屬(shu)鉑(bo)的(de)高(gao)效(xiao)應(ying)用(yong)於(yu)水(shui)煤(mei)氣(qi)反(fan)應(ying)為(wei)研(yan)究(jiu)背(bei)景(jing)



，通(tong)過(guo)嚴(yan)密(mi)的(de)理(li)論(lun)計(ji)算(suan)設(she)計(ji)出(chu)一(yi)款(kuan)穩(wen)定(ding)且(qie)低(di)價(jia)高(gao)效(xiao)產(chan)氫(qing)的(de)新(xin)穎(ying)負(fu)載(zai)型(xing)單(dan)原(yuan)子(zi)Pt基催化劑——Pt@Mo2C。該單原子催化劑能夠最大程度地提高貴金屬Pt的原子利用率，為實用產氫材料的設計和應用提供了重要的理論基礎。研究結果顯示過渡金屬Pt與載體上的Mo原子具有較強的相互作用
，水煤氣反應中吸附物種最穩定的吸附位點都在Mo位點上；中間體trans-COOH是Pt@Mo2C催化劑表麵上最主要的物種，而HCOO不是一個活躍的反應中間體；研究創新性地發現Mo和Pt-Mo位點是水煤氣反應的活性位點：Mo位點有利於水解離的發生並釋放出大量氫；同時Pt-Mo位點有利於H-H鍵的形成，通過雙金屬界麵的協同作用
，從而有效提高了Pt@Mo2C催化劑產氫能力。相關聯合研究已發表於材料工程刊物《材料化學A刊》（J. Mater. Chem. A, 2017, DOI:10.1039/C7TA03115G）。

此前該研究組還在以獲得清潔能源為目標的光催化分解水產氫的半導體材料能帶調控的理論工作中取得進展（J. Mater. Chem. A 2015, 3, 8466）。