NCCR開發自愈儲氫催化劑

據外國媒體報道：NCCR MARVEL研究人員發現了一種自愈催化劑，可用於氨硼烷的水解脫氫釋放氫。催化劑SION-X以豐富的Jacquesdietrichite礦物為基礎，具有可持續性，空氣穩定性
，易於再生，儲存和處理。

這些特征意味著它具有與現有催化劑相比的顯著優點，可以用於生產清潔和可再生氫載體。該研究發表在Journal of Materials Chemistry A。

近年來，一些研究集中在硼 - 氮基（B-N）氫化物化合物上，因為它們能夠儲存和釋放大量的氫氣。在這些化合物中，最簡單的氨硼烷（AB）特別有前景，因為它不會在水中自發水解

，且具有高氫氣含量，低分子量，無毒並且在水和氫氣中都具有特別高的穩定性。因此
，它具有在船舶中應用的巨大潛力。

就技術而言，室溫下的水解已被證明是從AB釋放氫的最良性和有效的方法，無需升高的溫度或任何其它有毒和昂貴的溶劑。然而，通常需要催化劑來驅動AB的水解。雖然存在一係列能夠有效地從AB釋放氫的催化劑，但它們存在許多缺點。基於貴金屬的催化劑成本較高
，不可持續，並且對於大規模應用是不可行的。非貴金屬催化劑在空氣中不穩定並且易於氧化
，因此需要特殊的處理和儲存
，並且難以再生。除此之外
，在幾個反應循環後，催化活性部分降低或甚至完全失效。

這些缺點激發了由EPFL和NCCR MARVEL的Kyriakos C. Stylianou博士領導的研究人員試圖尋找更好的催化劑。理想的候選者應該基於豐富的元素，空氣穩定
，易於再生，儲存和處理。為了滿足上述特點，研究人員認為再生或自我修複 - 催化劑在正常操作過程中自發修複的能力 - 是最具吸引力的。實際上，它對於實際應用至關重要，因為催化劑的穩定性與其經濟可行性直接相關。

他們的新型，自我修複的可持續催化劑，一種用於氨硼烷水解脫氫的自愈催化劑，似乎符合要求。被稱為SION-X的催化劑是Jacquesdietrichite（Cu2 [（BO）（OH）2]（OH）3）的合成形式，這種礦物首先在1999年在摩洛哥的Tachgagalt礦中發現。科學家們首先獲得它將銅基金屬有機骨架（MOF）和AB之間的反應殘餘物暴露於空氣後，成為藍色粉末。當他們在AB水解中使用SION-X時，他們在約45分鍾內獲得了超過90％的H 2轉化率。在此過程中

，它轉化為銅（0）納米顆粒。當將反應混合物暴露於空氣時，SION-X的藍色粉末自我愈合並由銅（0）納米顆粒重整。他們能夠進行10個催化再生循環，SION-X的活性保持不變。

這種自我修複過程，其中催化劑在露天中恢複其結構完整性而無需加熱，壓力或電偏壓，對於延長催化劑的壽命非常重要
，並使SION-X成為大規模使用的良好候選者。在沒有任何額外能量輸入的情況下，SION-X的自我修複催化作用為能量相關應用的多相催化提供了新的視角。

這項工作部分由NCCR MARVEL資助。

參考文獻：Discovery of a self-healing catalyst for the hydrolytic dehydrogenation of ammonia borane, F. Pelin Kinik, Tu N. Nguyen, Emad Oveisi, Bardiya Valizadeh, Fatmah Mish Ebrahim, Andrzej Gladysiak, Mounir Mensi and Kyriakos Stylianou. DOI: 10.1039/C9TA02123J