PtCo/g-C3 N4 双金属催化剂：高效催化硼氢化钠水解制氢及其可持续能源应用

为解决非可再生资源导致的能源危机与环境污染问题，研究人员开发了低成本Pt0.77 Co0.23 /g-C3 N4 双金属催化剂，通过NaBH4 水解实现1373.1 mL·min?1 ·g?1 的制氢速率（298 K），催化活性循环3次仍保持87.13%转化率，为清洁能源存储提供新策略。

　　

全球能源转型迫在眉睫，传统化石燃料的过度使用引发环境污染与资源枯竭双重危机。氢能因其高热值（142 MJ/kg）和零碳排放特性成为理想替代品，但高压（350-700 bar）或超低温（-253°C）储存方式严重制约其应用。化学储氢材料中，硼氢化钠（NaBH₄
）以10.8 wt%储氢密度和温和水解条件脱颖而出，但其商业化依赖高效催化剂。当前贵金属催化剂（如Pt、Ru）成本高昂，而单金属非贵金属催化剂活性不足，如何通过材料设计平衡性能与成本成为关键科学问题。

研究人员采用浸渍还原法制备Pt_x
Co_1-x
/g-C₃
N₄
系列催化剂，通过ICP-OES（电感耦合等离子体发射光谱）定量金属负载量，P-XRD（粉末X射线衍射）分析晶体结构，SEM-EDX（扫描电镜-能谱联用）表征元素分布，XPS（X射线光电子能谱）揭示电子态变化，并建立水置换法实时监测H₂
生成量。

Characterization of Pt_0.77
Co_0.23
/g-C₃
N₄
catalyst
SEM显示PtCo纳米颗粒均匀分散于g-C₃
N₄
褶皱表面（图1a-b），EDX证实Pt/Co原子比0.77:0.23。XPS中Pt 4f_7/2
结合能71.2 eV向低能偏移，表明Co电子转移至Pt，形成强金属-载体相互作用。

Catalytic performance optimization
在298 K、4.46 mM催化剂和300 mM NaBH₄
条件下，Pt_0.77
Co_0.23
/g-C₃
N₄
展现1373.1 mL·min^?1
·g^?1
的HGR（氢生成速率），较单金属Pt催化剂提升2.1倍。阿伦尼乌斯方程计算得活化能E_a
^#
=35.7 kJ/mol，显著低于多数报道值。

Recyclability test
三次循环后催化剂保留87.13%转化率，SEM证实颗粒无明显团聚，XPS显示金属价态稳定，证明g-C₃
N₄
载体有效防止活性组分流失。

该研究通过Pt-Co协同效应与载体限域作用的双重调控，实现“降本增效”目标。理论计算揭示Co掺杂优化Pt的d带中心，促进H₂
O分子解离；而g-C₃
N₄
的富氮位点锚定金属颗粒，增强稳定性。发表于《International Journal of Hydrogen Energy》的这项成果，为设计下一代化学储氢催化剂提供普适性策略，推动氢能汽车等实际应用进程。