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化环生学部石川教授作为共同通讯作者在《NATURE》发表研究成果

时间:2017-03-29 14:48来源: 作者: 点击:

 

       近日,化工与环境生命学部化学学院石川教授课题组与北京大学马丁课题组、中国科学院大学周武课题组、山西煤化所/中科合成油温晓东课题组合作,在碳化钼分散原子级铂催化剂催化制氢方面取得新进展,研究成果3月23日发表于国际顶级期刊《Nature》上(doi:10.1038/nature21672)。石川教授是该论文的共同通讯作者,博士研究生张晓同学参加了论文的研究工作,该课题组在发现新型α-MoC作为载体金属及其优异低温H2O解离性能的研究中取得重大突破。

 

       氢能被誉为下一代二次清洁能源,但氢气的存储和输运一直以来是阻碍氢能源大规模应用的瓶颈。该研究在水与甲醇液相重整反应中,发展出一种α-MoC分散原子级的Pt催化剂,在低温下获得了极高的产氢效率:150oC就能以2,276 molH2/molPt/h的反应速率释放氢气,进一步提高温度至190oC,放氢速率可达18,046 molH2/molPt/h,较传统催化剂活性提升了近两个数量级,为燃料电池原位制氢提供了新思路。研究发现铂与碳化钼基底之间存在强的相互作用,使得铂以原子级分散在碳化钼纳米颗粒表面,形成了高密度、高分散的原子级Pt活性中心,并调变了Pt的电子结构。碳化钼可以在低温活化水,而缺电子的Pt中心有效促进了甲醇的活化,在Pt-碳化钼的界面处与碳化钼表面水解离产生的羟基完成产氢反应。

 

 

基于原子级分散铂-碳化钼催化体系的甲醇和水液相低温反应制氢

 

       原子级分散的铂能最大程度地提高贵金属铂的利用率,以产氢活性估计,仅需含有6克铂的该催化剂即可使产氢速率达到1 kgH2/h,基本满足商用车载燃料电池组的需求。该研究工作构筑了新的化学高效储氢-放氢体系,为燃料电池的原位供氢提供了可行途径,并有望作为下一代高效储氢-放氢体系得到应用。

 

研究成果链接:http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature21672.html

 

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