定制的电子金属-载体相互作用增强了有机载体中氢的释放

《Journal of the American Chemical Society》：Tailored Electronic Metal–Support Interaction Boosts Hydrogen Release from Organic Carriers

本研究系统探究了不同金属氧化物载体对钯纳米颗粒催化脱氢的影响，发现载体与Pd的电子相互作用（费米能级与导带边缘能隙）显著调控催化性能，呈现火山曲线关系。通过设计Ce-TiO2双金属氧化物载体，实现了超细Pd纳米颗粒的高效催化脱氢，优于现有催化剂。

　　

载体在异相催化中起着关键作用，它不仅为纳米颗粒提供了稳定的结合位点，还调节了它们的形态和电子性质。在这项研究中，我们系统地研究了不同金属氧化物负载的钯纳米颗粒（Pd NPs）对十二氢-N-乙基咔唑（一种有前景的液态有机氢载体）催化脱氢过程的电子效应。研究结果表明，Pd NPs的催化行为受到电荷转移相互作用的强烈影响，而这些相互作用又由Pd费米能级与载体材料价带最大值之间的能量差决定。这种界面电子转移调控了金属与载体之间的电子相互作用，从而在H₂生成速率与Pd的电子状态之间形成了“火山形”相关关系。此外，我们的研究还指出，脱氢过程的不同阶段需要不同的电子状态。基于这些发现，我们设计了一种高性能催化剂，该催化剂由超细Pd NPs负载在二元金属氧化物上制成。所制备的Pd/Ce-TiO₂催化剂通过串联机制实现了分步脱氢反应，其性能优于以往报道的催化剂系统。