探索经济高效的氨硼烷(AB)脱氢催化剂是实现氢经济的迫切需要。过渡金属氮化物(TMNs)在各种储能/转换系统中受到了广泛关注，但在AB脱氢中的应用研究却很少。在此，我们提出了一种绿色的方法，将Co掺杂的氮化镍纳米颗粒锚定在双金属有机配合物中还原的氧化石墨烯纳米片(rGO/ CoNi-N)上。结果表明，该催化剂具有优异的AB脱氢催化性能，TOF值为126.0 min^-1，活化能(E_a)为32.8 kJ mol^-1，可与国内外先进催化剂相媲美。基于实验和理论研究，rGO/CoNi-N的显著性能可以归因于活性位点的充分暴露和良好的传质。值得注意的是，Co物种掺入Ni-N中可以调节电子态，使d带中心上升，促进H₂O吸附，降低决速步骤步骤(H₂O解离)的能垒，从而大大促进AB水解。
 

图1 rGO/CoNi-N纳米复合材料的制备路线
 

图2 rGO/CoNi-MOC前驱体的(a) SEM和(b,c) TEM图像。(d) rGO/CoNi-N纳米复合材料的SEM图像，(e-h) TEM图像，(i) HRTEM图像和(j) EDX能谱
 
 
图3 (a) rGO/CoNi(1:x)-MOC和(b) rGO/CoNi(1:x)-N的XRD谱图。(c,d) rGO/Ni-N， (e,f) rGO/Co-N和(g,h) CoNi-N的透射电镜图像。
 

图4 （a,b)在298k条件下，AB脱氢在不同催化剂上生成H₂。(c)对应的TOF值。
 

图5 DFT计算 (a) Ni₃N(110)和Co-Ni₃N (110) 的d轨道DOS， (b) Ni₃N(111)和Co-Ni₃N(111)的d轨道DOS。(c)水在不同模型表面的吸附结构。(d) H₂O吸附能(Eads(H₂O))和(e) H₂O在Ni₃N(110)、Co-Ni₃N(110)、Ni₃N(111)和Co-Ni₃N(111)表面解离的能量分布。
 
       相关科研成果由中山大学Ping Li和北京交通大学Yu Yu等人于2021年发表在Applied Catalysis B: Environmental（https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120523）上。原文：Architecture control and electronic structure engineering over Ni-based
nitride nanocomposite for boosting ammonia borane dehydrogenation。

转自《石墨烯杂志》公众号