甲醛分解选择性机制解析：氢能(H2)与甲醇(CH3OH)生成的分子调控路径

本研究针对甲醛-水体系分解产氢(H2)的热力学困境，通过捕获关键有机金属氢化物中间体，揭示了质子耦合电子转移(PCET)路径与甲醇重整新途径。研究人员采用DFT计算证实钌基催化剂在碱性环境中更倾向产氢，而铑基体系可实现中压反应器内甲醛直接分解制氢，为绿色氢能开发提供理论突破。

　　

甲醛(HCHO)作为高含氢分子，其水溶液分解本应成为理想的氢能(H₂)来源，但热力学上往往更易生成甲醇(CH₃OH)。最新研究捕捉到反应过程中关键的有机金属氢化物(M-H)中间体，这些"分子开关"通过与H⁺或亚甲基二醇(CH₂(OH)₂)的相互作用，主导着反应路径的选择性。密度泛函理论(DFT)计算显示，钌基(Ru)催化剂虽面临更高吉布斯自由能(Δ_rG)挑战，却通过质子耦合电子转移(PCET)机制优先产氢；而碱性环境会像"分子加速器"般提升该路径效率。更有趣的是，在铑基(Rh)催化剂和中压反应器中，高温条件意外开启了甲醛→甲醇→氢气的级联反应新通路，这种"两步走"策略为氢能生产提供了全新思路。