核壳结构CoCu@BN催化氨硼烷水解产氢的协同机制研究

本研究针对氨硼烷(NH3BH3)储氢材料催化效率低的难题，创新设计硼氮壳层包覆的钴铜双金属催化剂(CoCu@BN)。通过构建10 nm级稳定纳米结构，实现28.8 min-1的TOF值，揭示电子转移加速H2O裂解的关键机制，为非贵金属催化剂设计提供新范式。

　　

氢能作为清洁能源载体面临储存与释放的技术瓶颈，氨硼烷(AB)虽含19.6 wt%氢却受限于水解催化剂性能不足。传统贵金属(Pt/Rh等)成本高昂，单金属催化剂活性有限，而纳米颗粒易聚集失活。针对这些挑战，研究人员开发了硼氮壳层包覆的钴铜双金属催化剂体系。

研究采用共还原法合成Co_1-xCu_x@BN系列催化剂，通过HRTEM确认10 nm级颗粒均匀分散，XPS分析电子结构变化。动力学实验测定TOF值，结合KIE效应研究反应机理。

催化剂表征与性能
SEM/HRTEM显示BN壳层有效防止金属团聚，Co_0.8Cu_0.2@BN呈现最优分散性。XANES证实Co-Cu异质结形成诱导电子重排，使水解速率提升2倍至11762.6 mL_H2 min^-1 g_metal^-1。

催化机制
DFT计算表明Co-Cu界面降低H₂O解离能垒至0.32 eV，同位素实验显示D₂O反应的KIE值为2.1，证实O-H键断裂为决速步。BN壳层双重功能：物理屏障稳定纳米颗粒，电子调变增强金属-载体相互作用。

该研究发表于《International Journal of Hydrogen Energy》，首次通过Co-Cu/BN协同体系实现非贵金属催化剂性能突破，为氢能材料设计提供电子结构调控新思路。BN限域策略可拓展至其他催化体系，推动液态储氢技术实用化进程。