Co₃N/Co异质结的协同界面工程强化甲酸分解制氢

本文由中国石油大学（北京）与安徽理工大学合作研究，聚焦于开发非贵金属钴基催化剂用于甲酸分解制氢。背景方面，氢气作为清洁能源前景广阔，甲酸是理想的氢载体，但传统贵金属钯基催化剂成本高昂，因此发展钴基等非贵金属催化剂成为关键方向。研究目的是通过界面工程，利用ZIF-67前驱体经配体交换与热解，制备氮碳材料负载的Co/Co3N异质结催化剂（CN-Co/Co3N-x），以强化甲酸分解制氢性能。结论表明，优化后的CN-Co/Co3N-1催化剂中，Co纳米颗粒与Co3N之间的异质界面促进了电子从Co向Co3N的定向转移，构筑了极化界面环境。该界面有效调控了HCOO-与H+的吸附行为，并显著降低了甲酸制氢决速步（C-H键断裂）的能垒（降至0.32 eV），从而实现了高达5159 mL·g⁻¹·h⁻¹的产气速率，甲酸转化率与氢气选择性均超99%，且循环稳定性优异。该工作为设计高效非贵金属甲酸制氢催化剂提供了理论依据。