研究概述

氨硼烷（AB）的高效催化對于實(shí)現(xiàn)氫燃料受控能量釋放和解決儲氫面臨的成本挑戰(zhàn)具有潛力。

2024年10月23日，蘇州大學(xué)鐘俊教授、北京航空航天大學(xué)郭林教授、浙江大學(xué)陸俊教授在國際頂級期刊Nature Communications發(fā)表題為《Practical H2 supply from ammonia borane enabled by amorphous iron domain》的研究論文。

在這里，作者報(bào)告金屬鐵晶體結(jié)構(gòu)（R-Fe2O3泡沫）上的非晶域可以實(shí)現(xiàn)AB催化性能和穩(wěn)定性（周轉(zhuǎn)頻率（TOF）為113.6min?1，在900 h內(nèi)約為771 L H2，對于10×10 cm2的泡沫為43.27mL/（min cm2）），比報(bào)道的基準(zhǔn)（45 h內(nèi)大多數(shù)<14?L H2）至少高出20倍。這些顯著的提高是由穩(wěn)定的Fe晶體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，而非晶域中的缺陷和不飽和原子形成Fe-B中間體，顯著降低了H2O和AB的解離能壘。

鑒于催化劑壽命是燃料電池實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵決定因素，作者的R-Fe2O3泡沫還可以在驅(qū)動(dòng)的商用汽車燃料電池中以穩(wěn)定的功率輸出（7.8?V和1.6?A至少5小時(shí)）提供充足的氫氣供應(yīng)（180?mL H2/min，7.5?wt%H2的AB水溶液）。

考慮到其簡單的合成方法，這些材料對于實(shí)現(xiàn)持久的高性能AB催化劑和氫動(dòng)力汽車中可行的化學(xué)存儲非常有前景。

圖文解讀

圖1：R-Fe2O3 泡沫 (800 oC) 在AB水溶液水解中的催化性能

圖2：R-Fe2O3 泡沫 (800oC)在AB水解中的工作機(jī)制

圖3：水解反應(yīng)的DFT計(jì)算

文獻(xiàn)信息

Chen, Y., Lang, Z., Feng, K.et al. Practical H2 supply from ammonia borane enabled by amorphous iron domain. Nat. Commun. 15, 9113 (2024).