通過合適的有機(jī)底物的催化加氫來儲(chǔ)存氫氣，有助于提高氫能的體積密度。其中，利用價(jià)格低廉的工業(yè)粗氫來存儲(chǔ)氫氣顯示出更有經(jīng)濟(jì)吸引力，但是由于粗氫中的一氧化碳（CO）雜質(zhì)即使是痕量也很容易使金屬活性位點(diǎn)失活，因此這種方法尚未實(shí)現(xiàn)。
基于此，北京大學(xué)馬丁教授和華東理工大學(xué)戴升教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種兼具CO甲烷化和甲苯加氫性能的穩(wěn)定的RuNi/TiO2催化劑，將粗氫儲(chǔ)存和提純的概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
在大氣壓下，RuNi/TiO2催化劑能夠在1000-5000?ppm CO雜質(zhì)的模擬粗制氫進(jìn)料下，在180?°C左右將甲苯有效氫化成甲基環(huán)己烷（methyl-cyclohexane, MCH）。實(shí)驗(yàn)測試發(fā)現(xiàn)，在粗氫（0.5% CO/H2, v/v）和甲苯蒸汽（WHSV=1.4 h-1）為原料下，優(yōu)化后的催化劑在反應(yīng)24 h內(nèi)MCH產(chǎn)率保持在60%以上，并將氫氣流出口CO濃度降低至0.01%。
結(jié)合原子分辨顯微和光譜研究表明，在還原過程中，Ru和Ni物種的共定位促進(jìn)了緊密耦合的金屬Ru-Ni團(tuán)簇的形成。在催化加氫過程中，由于獨(dú)特的鍵合特性，Ru和Ni分別作為CO甲烷化和甲苯加氫的活性位點(diǎn)。該工作為未來氫氣經(jīng)濟(jì)中粗氫的有效利用和純化提供了新的見解。
CO-tolerant RuNi/TiO2 catalyst for the storage and purification of crude hydrogen. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-32100-x.
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32100-x.
