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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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(qū)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(zhuǎn)化。這兩種作用結(jié)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(shù)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]