ACS Catalysis：CaNH负载的Ni催化剂通过NH2-空位介导的MARS−van Krevelen机理用于氨分解

Nanoyu

2021-08-20

在氨（NH₃）分解反应中，研究人员已经研究了将Ni作为Ru的替代催化剂。然而，由于N和Ni表面之间的弱相互作用降低了NH₃脱氢反应的频率，Ni催化剂要实现出色的NH₃转化，通常需要较高的反应温度。

近日，日本东京工业大学Hideo Hosono，日本科学技术振兴机构（JST）Masaaki Kitano报道了CaNH负载的Ni催化剂是一种高效、耐用的氨分解催化剂。

文章要点

1）研究人员首先合成了CaNH的前驱体Ca(NH₂)₂。冷却至室温后，将Ca(NH₂)₂粉末收集在充氩手套盒中。Ca(NH₂)₂粉末在石英玻璃反应器中于500 °C下加热2 h，在纯氨气流中以10 mL min⁻¹的流量加热制备CaNH。将CaNH载体材料与Ni(η-C₅H₅)₂在250 °C还原1.5 h，制备了Ni负载的CaNH催化剂（Ni/CaNH）。

2）Ni/CaNH催化剂的操作温度比相同Ni粒径的传统Ni基催化剂低100 ℃左右。密度泛函理论（DFT）计算表明，Ni纳米颗粒的存在降低了NH^2-空位在CaNH上的形成能，NH₃分子优先吸附在NH^2-空位上，而不是Ni表面。

3）NH₃脉冲实验、傅里叶变换红外光谱和程序升温脱附实验表明，NH₃分子被两个阴离子电子有效地激活，形成NH^2-和NH₂^-两种中间体，而Ni纳米粒子促进了NH^2-空位的再生。

研究结果表明，NH^2-空位介导的MARS−van Krevelen机理是开发高活性Ni基NH₃分解催化剂的关键。

参考文献

Kiya Ogasawara, et al, Ammonia Decomposition over CaNH-Supported Ni Catalysts via an NH²⁻-Vacancy-Mediated Mars−van Krevelen Mechanism, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c01934

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01934