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中國研究團隊開發(fā)出一種低溫甲醇水相重整制氫的高效催化劑

北京大學的馬丁等研究者及其在美國的同事合作開發(fā)的低溫甲醇水相重整(APRM)催化劑顯示出極高的制氫活性和穩(wěn)定性。據(jù)發(fā)表在《自然》雜志的論文報道，鉑在α-MoC顆粒表面呈原子級分散形成的催化劑，在低溫(150～190 ℃)、無堿條件下，每摩爾鉑的平均產(chǎn)氫率達到了18 046 molh。研究人員認為這種新的催化劑為儲氫商業(yè)化應用鋪平了道路。生成的氫氣可為燃料電池供能。

前人的工作顯示，在低溫下，只有水和甲醇必須都被有效地激活才能提高甲醇和水反應制氫的轉化率，用只有貴金屬活性位的均相催化劑難以實現(xiàn)。為此他們推斷雙功能催化體系可能是突破的關鍵，試圖尋找一種不僅能做固定金屬原子的載體，還能調(diào)控金屬的電子結構的材料。

該研究團隊前期曾發(fā)現(xiàn)，α-MoC與鉑的相互作用比普通氧化物載體或β-Mo2C載體強得多，而且在高溫活化過程中，這種相互作用足以驅使鉑以單個原子形態(tài)分散在α-MoC上，導致親電的表面鉑活性位密度大幅度提高，對吸附并活化甲醇非常有利。α-MoC對水的解離活性高，能產(chǎn)生大量的表面羥基，加速在鉑和α-MoC之間界面處的反應中間體的轉化。這兩種作用結合在一起，賦予了Ptα-MoC催化劑在150～190 ℃下無堿APRM過程中具有非常高的催化活性和好的穩(wěn)定性。

特拉華大學的反應工程師Dion Vlachos認為新過程的反應速率處于技術前沿，但未來要大規(guī)模商業(yè)化，還要在改進催化劑長期穩(wěn)定性、再生方法、替代貴金屬等方面下功夫。Beller稱馬丁的催化劑是一個重大突破，認為這類催化劑可能對其它水相重整過程也有用，比如那些涉及生物廢料或乙醇的過程。

[靳愛民、程薇摘譯自Green Car Congress，2017-04-01

Chemical & Engineering News，2017-03-22]