河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院薛偉課題組通過(guò)在空氣中直接熱解鈦金屬有機(jī)骨架[MIL-125(Ti)]，制備了具有圓盤(pán)形貌的TiO2，隨后將高度分散的雙金屬AgPd納米顆粒錨定在TiO2上，用于催化甲酸分解制氫反應(yīng)并取得了良好的效果。該結(jié)果擴(kuò)展了TiO2在甲酸分解制氫中的應(yīng)用。
圖一 Ag2Pd8/TiO2的制備及催化甲酸分解制氫反應(yīng)示意圖 圖二 Ag2Pd8/TiO2的HAADF-STEM照片，元素面分布照片和Pd-Ag線掃描圖 圖三 反應(yīng)溫度對(duì)Ag2Pd8/TiO2催化甲酸分解制氫活性的影響 氫氣（H2）是一種清潔的能源，具有能量密度高、綠色環(huán)保和可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，是最有希望替代化石燃料的能源之一。然而，安全高效地儲(chǔ)存和運(yùn)輸H2成為實(shí)現(xiàn)氫能廣泛利用的主要制約因素。因此，尋找適宜的儲(chǔ)氫材料以確保H2安全高效地儲(chǔ)運(yùn)與快速釋放，一直是氫能利用的難點(diǎn)。甲酸來(lái)源廣泛，具有氫密度高（4.4 wt %）、低毒性、易于在室溫下運(yùn)輸和儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)，是非常有前途的儲(chǔ)氫材料。通常，根據(jù)所用催化劑的類(lèi)型和反應(yīng)條件，甲酸分解可通過(guò)以下兩種方式進(jìn)行： HCOOH→CO2+H2：△G= -48.4 kJ mol-1 （1） HCOOH→CO+H2O：△G= -28.5 kJ mol-1 （2） 甲酸的選擇性脫氫對(duì)于超純H2的生產(chǎn)至關(guān)重要。脫水路徑產(chǎn)生的 CO 會(huì)使燃料電池的催化劑中毒，應(yīng)該避免此反應(yīng)的發(fā)生。因此，設(shè)計(jì)高效高選擇性的催化劑是利用甲酸作為儲(chǔ)氫材料的關(guān)鍵。 最近，河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院薛偉課題組研究了以MIL-125(Ti)為前體，空氣氣氛下焙燒得到的TiO2為載體，負(fù)載雙金屬AgPd納米顆粒催化甲酸分解制氫反應(yīng)，取得了良好的效果。與商用的銳鈦礦型和金紅石型TiO2催化劑相比，MIL-125(Ti)衍生得到的TiO2負(fù)載AgPd納米顆粒催化劑表現(xiàn)出更高的甲酸脫氫活性，60 °C轉(zhuǎn)換頻率（TOF）為2579 h-1，這種優(yōu)異的催化性能歸因于載體保留了MIL-125(Ti)前體較大的比表面積、AgPd納米粒子的合金效應(yīng)以及載體與金屬合金納米粒子之間大量的電子轉(zhuǎn)移。這些結(jié)果有助于甲酸高效脫氫催化劑的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步促進(jìn)甲酸作為儲(chǔ)氫材料在“氫經(jīng)濟(jì)”中的實(shí)際應(yīng)用。 論文信息： AgPd Nanoparticles Anchored on TiO2 Derived from a Titanium Metal–Organic Framework for Efficient Dehydrogenation of Formic Acid Xue Sun, Fang Li, Zhimiao Wang, Hualiang An, Dr. Wei Xue, Yanji Wang ChemCatChem DOI: 10.1002/cctc.202101528
