探索經濟高效的氨硼烷(AB)脫氫催化劑是實現氫經濟的迫切需要。過渡金屬氮化物(TMNs)在各種儲能/轉換系統中受到了廣泛關注，但在AB脫氫中的應用研究卻很少。在此，我們提出了一種綠色的方法，將Co摻雜的氮化鎳納米顆粒錨定在雙金屬有機配合物中還原的氧化石墨烯納米片(rGO/ CoNi-N)上。結果表明，該催化劑具有優異的AB脫氫催化性能，TOF值為126.0 min
-1，活化能(E
a)為32.8 kJ mol
-1，可與國內外先進催化劑相媲美。基于實驗和理論研究，rGO/CoNi-N的顯著性能可以歸因于活性位點的充分暴露和良好的傳質。值得注意的是，Co物種摻入Ni-N中可以調節電子態，使d帶中心上升，促進H
2O吸附，降低決速步驟步驟(H
2O解離)的能壘，從而大大促進AB水解。
圖1 rGO/CoNi-N納米復合材料的制備路線
圖2 rGO/CoNi-MOC前驅體的(a) SEM和(b,c) TEM圖像。(d) rGO/CoNi-N納米復合材料的SEM圖像，(e-h) TEM圖像，(i) HRTEM圖像和(j) EDX能譜
圖3 (a) rGO/CoNi(1:x)-MOC和(b) rGO/CoNi(1:x)-N的XRD譜圖。(c,d) rGO/Ni-N， (e,f) rGO/Co-N和(g,h) CoNi-N的透射電鏡圖像。
圖4 （a,b)在298k條件下，AB脫氫在不同催化劑上生成H
2。(c)對應的TOF值。
圖5 DFT計算 (a) Ni
3N(110)和Co-Ni
3N (110) 的d軌道DOS， (b) Ni
3N(111)和Co-Ni
3N(111)的d軌道DOS。(c)水在不同模型表面的吸附結構。(d) H
2O吸附能(Eads(H
2O))和(e) H
2O在Ni
3N(110)、Co-Ni
3N(110)、Ni
3N(111)和Co-Ni
3N(111)表面解離的能量分布。
相關科研成果由中山大學Ping Li和北京交通大學Yu Yu等人于2021年發表在Applied Catalysis B: Environmental（https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120523）上。原文：Architecture control and electronic structure engineering over Ni-based
nitride nanocomposite for boosting ammonia borane dehydrogenation。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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