微孔分子篩|金屬有機(jī)骨架化合物|介孔二氧化硅|多孔炭|多孔有機(jī)籠化合物|多孔有機(jī)聚合物等納米多孔材料應(yīng)用于液相化學(xué)儲(chǔ)氫材料分解/水解制氫

近年來，人口與經(jīng)濟(jì)的快速增長導(dǎo)致了世界范圍內(nèi)對(duì)能源的需求不斷增加。然而，日益增長的化石燃料消耗導(dǎo)致了二氧化碳等溫室氣體的大量排放，引發(fā)了**變暖和極端氣候變化等諸多問題。因而，開發(fā)可再生清潔能源來替代傳統(tǒng)化石燃料成為近年來備受關(guān)注。

氫氣具有較高的能量密度和可再生性，被認(rèn)為是一種具有前景的綠色能量載體。與其他燃料相比，氫氣具有較高的比能量。加之其無污染、**率等優(yōu)點(diǎn)，氫燃料電池得到了**的重視與快速的發(fā)展。然而，如何安全**地儲(chǔ)存和釋放氫氣仍然是未來實(shí)現(xiàn)以燃料電池為核心的“氫經(jīng)濟(jì)”的瓶頸和挑戰(zhàn)。雖然氫氣具有很高的質(zhì)量能量密度，但是氣態(tài)氫氣的體積能量密度卻很低。

為了提高氫氣的體積能量密度，人們開發(fā)了一系列物理儲(chǔ)氫方法，如壓縮法、液化法和固體材料的物理吸附法。然而，這些方法存在能耗高、安全性差及吸附能力低等諸多弊端，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重地阻礙了“氫經(jīng)濟(jì)”的建立。在所有儲(chǔ)氫方法中，以化學(xué)鍵形式儲(chǔ)存氫的化學(xué)儲(chǔ)氫方法具有安全、方便、**等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的潛力。

近些年來，以甲酸、氨硼烷、水合肼、硼氫化鈉為代表的液相化學(xué)儲(chǔ)氫材料引起了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。選取適宜的催化劑，氫氣可以在溫和的條件下，高選擇性且快速地從這些物質(zhì)的水溶液中釋放出來。與其他儲(chǔ)氫材料相比，上述液相化學(xué)儲(chǔ)氫材料具有更高的質(zhì)量/體積氫密度、更小的潛在風(fēng)險(xiǎn)和更低的投資成本。

通常情況下，液相儲(chǔ)氫材料的制氫過程在均相催化體系和多相催化體系中均可實(shí)現(xiàn)。然而，均相催化體系常常具有反應(yīng)失活快、催化劑難以分離回收及必須使用有機(jī)溶劑等缺點(diǎn)。與之相比，以負(fù)載型金屬材料為催化劑的多相催化體系可以**地解決上述弊端，在近些年引起了研究者們**的興趣。值得注意的是，當(dāng)負(fù)載型金屬催化劑具有較小的金屬尺寸時(shí)，單位質(zhì)量的金屬顆粒可以暴露出更多的活性位點(diǎn)，進(jìn)而**地提升其催化產(chǎn)氫效率。然而，與大尺寸的金屬顆粒相比，小尺寸的金屬物種具有較高的表面自由能，在反應(yīng)過程中容易發(fā)生聚集，導(dǎo)致催化活性下降。

納米多孔材料具有超大的比表面積以及豐富的納米孔道結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是負(fù)載超小金屬物種的理想載體。近年來，微孔分子篩、金屬有機(jī)骨架化合物、介孔二氧化硅、多孔炭、多孔有機(jī)籠化合物及多孔有機(jī)聚合物等納米多孔材料被廣泛地用作載體，限域合成具有超小尺寸的金屬納米粒子、金屬團(tuán)簇甚至金屬單原子。這些納米孔材料負(fù)載的金屬催化劑在各種液相化學(xué)儲(chǔ)氫材料的水解或分解過程中均表現(xiàn)出**的產(chǎn)氫性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性能，**地推動(dòng)了液相化學(xué)儲(chǔ)氫領(lǐng)域的發(fā)展。

系統(tǒng)地總結(jié)了不同種類的納米孔材料負(fù)載金屬催化劑應(yīng)用于液相化學(xué)儲(chǔ)氫材料分解/水解制氫的較新研究進(jìn)展。在綜述中，詳細(xì)地介紹了納米孔材料負(fù)載金屬催化劑的較新合成策略、**表征手段及其催化產(chǎn)氫性能。此外，在綜述中還全面地分析了各種液相制氫系統(tǒng)的優(yōu)勢和局限性，并展望了納米孔材料負(fù)載金屬催化劑在未來液相化學(xué)儲(chǔ)氫研究中所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。該綜述為納米孔材料負(fù)載金屬催化劑在液相化學(xué)儲(chǔ)氫中的應(yīng)用及未來的發(fā)展提供了借鑒與參考。

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小編：wyf  04.22