澳大利亚伍伦贡大学侴术雷，沈阳师范李国德Small Structures：非贵金属基催化剂在硼氢化物水解制氢中的研究进展
由于化石燃料的过度消耗，传统能源严重减少，生态环境日益恶化。氢能以其来源丰富，燃烧热值高，对环境友好，零污染等特点，成为21 世纪的主要新能源之一。然而，怎样制氢？靠什么来制氢？这些问题一直是广大科研工作者极为关注的研究领域。在众多的储氢材料中，硼氢化物，以其高质量储氢密度（10–20 wt%）、室温稳定性好、相对成本低等优点成为较有潜力的储氢材料，在现场制氢、供氢方面具有显著优势，特别特别是在无人机、燃料电池制氢、便携式制氢机方面具有较强的市场需求和广泛的应用前景。
硼氢化物可以通过水解的方式释放其中的氢气
这些水解反应无催化剂室温下反应十分缓慢，加入催化剂后可实现快速、可控、及大量放氢。近年来，Pt、Ru、Pd、Rh 等贵金属催化剂在硼氢化物水解制氢反应中表现了较高的催化活性和稳定性。但贵金属高昂的成本和有限的存储量不适合工业生产和生活需要，阻碍其广泛应用，这也成为硼氢化物这一类制氢材料实现商业化应用的重要瓶颈。目前，硼氢化物制氢存在的问题集中在以下三个方面：1）催化剂催化活性不高，且相对原材料成本以及制备成本较高；2）硼氢化物水解制氢过程机理不明确，缺乏相关理论模拟及计算；3）基于基础研究较多，关于其实际应用的进展几乎没有。
澳大利亚伍伦贡大学侴术雷教授与沈阳师范大学李国德教授、王艳副教授等人综述了Co、Ni、Fe、Cu、Mo等非贵金属基催化剂在硼氢化物水解制氢中的研究进展，系统讨论了单金属及其合金、金属磷化物、金属硼化物、金属氧化物、和单原子催化剂在催化硼氢化物制氢上的应用。阐明一种好的催化剂应具备高的产氢速率以及低的活化能。催化剂催化性能的改进可以通过合金化、掺杂金属或非金属、构筑多样化的表面结构、优化制备工艺以及与其他材料复合等方式实现。尽管关于非贵金属基催化剂应用于硼氢化物水解方面的研究已经很多，但是许多挑战仍有待解决。未来的研究工作可以包含如下几个方面：1）通过理论计算与原位监测结合的方式来探究反应机理以及设计高效催化剂体系；2）尽管合金化以及负载型粉末或薄膜材料已经被报道，但是催化剂的使用寿命依然不能满足实际需要，这一点有待进一步深入研究；3）基于非贵金属催化剂催化硼氢化物水解制氢理论研究较多，但是实际应用方面却较少。研制体积小、重量轻、压力低、可移动的便携式制氢机这一思路则尤为重要。
研究者相信，此项综述将会非贵金属基催化剂催化硼氢化物制氢方面的研究提供新的思路。尤其是硼氢化物制氢的实际应用需要进一步加强。
论文信息：
Non-Noble Metal-Based Catalysts Applied to Hydrogen Evolution from Hydrolysis of Boron Hydrides
Yan Wang, Zhe Hu, WeiHua Chen, Shiwei Wu, Guode Li*, Shulei Chou*
Small Structures
DOI: 10.1002/sstr.202000135
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Small
Structures
期刊简介
Wiley旗下的Small Structures创立于2020年。作为Small的姊妹期刊，Small Structures旨在成为发表关于亚宏观尺度结构研究的多学科、跨领域、顶尖旗舰期刊。稿件领域包括但不限于化学、物理、材料、工程和生命科学，类型包括原创研究、综述、展望、评论等。
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