NCCR开发自愈储氢催化剂

据外国媒体报道：NCCR MARVEL研究人员发现了一种自愈催化剂，可用于氨硼烷的水解脱氢释放氢。催化剂SION-X以丰富的Jacquesdietrichite矿物为基础，具有可持续性，空气稳定性，易于再生，储存和处理。

这些特征意味着它具有与现有催化剂相比的显着优点，可以用于生产清洁和可再生氢载体。该研究发表在Journal of Materials Chemistry A。

近年来，一些研究集中在硼 - 氮基（B-N）氢化物化合物上，因为它们能够储存和释放大量的氢气。在这些化合物中，最简单的氨硼烷（AB）特别有前景，因为它不会在水中自发水解，且具有高氢气含量，低分子量，无毒并且在水和氢气中都具有特别高的稳定性。因此，它具有在船舶中应用的巨大潜力。

就技术而言，室温下的水解已被证明是从AB释放氢的最良性和有效的方法，无需升高的温度或任何其它有毒和昂贵的溶剂。然而，通常需要催化剂来驱动AB的水解。虽然存在一系列能够有效地从AB释放氢的催化剂，但它们存在许多缺点。基于贵金属的催化剂成本较高，不可持续，并且对于大规模应用是不可行的。非贵金属催化剂在空气中不稳定并且易于氧化，因此需要特殊的处理和储存，并且难以再生。除此之外，在几个反应循环后，催化活性部分降低或甚至完全失效。

这些缺点激发了由EPFL和NCCR MARVEL的Kyriakos C. Stylianou博士领导的研究人员试图寻找更好的催化剂。理想的候选者应该基于丰富的元素，空气稳定，易于再生，储存和处理。为了满足上述特点，研究人员认为再生或自我修复 - 催化剂在正常操作过程中自发修复的能力 - 是最具吸引力的。实际上，它对于实际应用至关重要，因为催化剂的稳定性与其经济可行性直接相关。

他们的新型，自我修复的可持续催化剂，一种用于氨硼烷水解脱氢的自愈催化剂，似乎符合要求。被称为SION-X的催化剂是Jacquesdietrichite（Cu2 [（BO）（OH）2]（OH）3）的合成形式，这种矿物首先在1999年在摩洛哥的Tachgagalt矿中发现。科学家们首先获得它将铜基金属有机骨架（MOF）和AB之间的反应残余物暴露于空气后，成为蓝色粉末。当他们在AB水解中使用SION-X时，他们在约45分钟内获得了超过90％的H 2转化率。在此过程中，它转化为铜（0）纳米颗粒。当将反应混合物暴露于空气时，SION-X的蓝色粉末自我愈合并由铜（0）纳米颗粒重整。他们能够进行10个催化再生循环，SION-X的活性保持不变。

这种自我修复过程，其中催化剂在露天中恢复其结构完整性而无需加热，压力或电偏压，对于延长催化剂的寿命非常重要，并使SION-X成为大规模使用的良好候选者。在没有任何额外能量输入的情况下，SION-X的自我修复催化作用为能量相关应用的多相催化提供了新的视角。

这项工作部分由NCCR MARVEL资助。

参考文献：Discovery of a self-healing catalyst for the hydrolytic dehydrogenation of ammonia borane, F. Pelin Kinik, Tu N. Nguyen, Emad Oveisi, Bardiya Valizadeh, Fatmah Mish Ebrahim, Andrzej Gladysiak, Mounir Mensi and Kyriakos Stylianou. DOI: 10.1039/C9TA02123J