大連化物所催化氨分解研究取得新進展

近日，中國科學院大連化學物理研究所潔凈能源國家實驗室氫能與先進材料部郭建平等人發現鋰的亞氨基化合物（Li2NH）與氮化鐵復合后表現出優異的催化氨分解制氫活性。在相同反應條件下，如450℃時，該復合催化劑體系的活性較負載型鐵基催化劑或氮化鐵高出一個數量級。這項研究不僅從新的角度闡釋了堿金屬助劑的作用，也為高效催化劑的設計，尤其是替代貴金屬催化劑的設計提供了新的思路。研究論文得到審稿人的高度評價，以VIP（Very Important Paper）形式在線發表在《德國應用化學》雜志上 (Angew. Chem. Int. Ed., doi: 10.1002/anie.201410773)。

堿金屬助劑在眾多催化過程中發揮著重要作用。然而，其作用機制是一長期頗具爭議的研究課題。通過XRD、XAFS、同位素標記和理論計算等分析表征方法，該課題組對鋰的作用機制提出新的闡釋，即：亞氨基鋰所體現的性質異于常規的電子給予作用（即電子助劑），其作為氨的傳輸介質與氮化鐵作用生成高氮含量的三元氮化物Li3FeN2中間產物（Li+的誘導效應穩定了Fe-N鍵），從而改變了氨分解反應路徑。在此發現的基礎上，該課題組進一步發展了一新型氨分解催化劑體系，即：亞氨基鋰與第三周期過渡金屬或其氮化物的復合催化材料體系。除了鈧和鋅之外，其它3d元素與Li2NH復合后均表現出普遍的、前所未有高的催化氨分解活性，其活性順序表現為有趣的火山型曲線。需要指出的是該火山型曲線的頂點位于錳元素，明顯不同于已報道的氨分解催化劑的活性規律。更為重要的是氮化錳-亞氨基鋰的催化氨分解制氫速率甚至優于高活性的Ru/CNTs催化劑。大連化物所研究員陳萍領導的團隊在堿金屬（亞）氨基化合物方面已有十余年的積累。這項研究是繼該類化合物成功應用于儲氫之后（Nature, 2002, 420, 302）在多相催化中的新探索。

該項工作得益于大連化物所航天催化與新材料研究室研究員王軍虎及廈門大學副教授吳安安的合作研究，并得到了國家杰出青年基金和自然科學基金的資助。

上一篇：中國日化，五大技術全球領先！

下一篇：化工行業的“百科全書”