甲醇（CH3OH）制氫是一種能源可持續(xù)的生產乙醇的方式，但它通常會導致大量的CO2排放。甲醇選擇性轉化為H2和有價值的化學原料提供了一個有前途的策略，但其受到惡劣的操作條件和低轉換效率的限制。
基于此，湖南大學王雙印教授和陶李助理教授等人報道了通過在雙功能Ru/C催化劑上耦合熱催化甲醇脫氫和電催化氫氧化，實現(xiàn)了甲醇高效生產高純度H2和CO。測試發(fā)現(xiàn)，當電池電壓為0.4 V、溫度為200 °C時，可獲得純度為99.9%的高產率H2（558.54 mmol h-1 g-1），優(yōu)于傳統(tǒng)的熱催化和電催化工藝，且CO是陽極的主要產物。通過DFT計算，作者闡明了不同施加電位對甲醇熱催化脫氫性能的影響。作者研究了Ru(101)表面反應中間體的優(yōu)化構型。通常，CH3OH脫氫的反應機理為*CH3OH → *CH3O(TS1) → *CH2O + *H2(TS2) → *CH2O(TS3) → *CHO + *H(TS4)→*CO + *H2。然后，相應的自由能圖和動力學勢壘如圖所示。在整個反應過程中，*CH2O + *H2的生成是決定反應速率的步驟，其上坡勢壘為+0.60 eV。隨著施加電位從0.0到0.1 V的增加，能壘降低到+0.50 eV，表明隨著施加電位的增加，C-H裂解動力學更快，脫氫反應熱力學更有利。Electrocatalysis Boosts the Methanol Thermocatalytic Dehydrogenation for High-Purity H2 and CO Production. J. Am. Chem. Soc., 2024, DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c13240.
