微量镓掺杂调控界面氢转移提升 Ni/Al2O3 催化剂低温氨分解活性

《Nature Communications》：Highly efficient and durable Ga-doped Ni/Al2O3 catalyst enhanced by interfacial Ga3+ for low-temperature ammonia decomposition

　　

摘要

氨是一种有前景的氢载体，可用于生成无CO_x的氢气。然而，其分解过程需要较高的反应温度。本研究发现，微量镓（Ga）的掺入显著提升了Ni/Al₂O₃催化剂在低温下的活性。掺镓的Ni/Al₂O₃催化剂在500℃、重量 hourly space velocity（WHSV）为30,000 mL g_cat^?1 h^?1的条件下，氨转化率可达到92.0%。动力学实验表明，镓的引入减轻了催化剂的中毒现象。进一步的研究证实，镓优先聚集在催化剂表面并分散在镍（Ni）纳米颗粒周围。界面上的镓物种促进了氢从镍转移到铝 oxide（Al₂O₃载体上，从而增强了吸附的氮物种（N*）的浓度，并降低了这些物种在镍表面的复合温度。这项工作开发了一种高效且稳定的基于镍的催化剂，适用于低温氨分解，并提供了一种通过调控界面氢转移来优化催化性能的策略。