將鎳納米顆粒用作高效氨分解制氫催化劑

　　以鈉型ZSM-5分子篩為載體，在啡咯啉配體絡合作用下制備均勻分散于ZSM-5分子篩的鎳納米顆粒，用作高效氨分解制氫催化劑。

　　隨著溫室氣體排放的增加和惡劣氣候的加劇，人類尋找可替代化石燃料的新能源迫在眉睫。氫氣（H2）被認為是最清潔的能源之一。然而，氫氣體積能量密度低，爆炸極限范圍較大（4%-75%），運輸、儲存及使用安全性目前都面臨很大挑戰。將氫氣以其他物質化學組成的形式儲存即化學儲氫，將很大程度上解決這一困境。氨氣（NH3）具有較高的含氫比，且在10個大氣壓或-33.4℃即可以液態形式存在，體積能量密度高、易于儲運。更重要的是，氨氣在空氣中不易燃，且自身不含碳，在分解制氫過程中無任何溫室氣體排放。因此，氨氣成為理想的氫氣載體，只需一種有效的催化劑將其分解即可制得氫氣。

　　于此，哈爾濱工業大學（深圳）開發了一種高效穩定的鎳基催化劑用于氨氣的分解制氫反應。該制備方法首先將鎳前驅體和啡咯啉配體結合制得較穩定的鎳金屬配位化合物，再將其負載于鈉型ZSM-5（Na-ZSM-5）分子篩上得到所需催化劑。由于配體的穩定作用，促使了大小均一、約2.3nm的鎳顆粒的形成，此數值恰好與理論計算具有最高活性的鎳顆粒大小相吻合。此外，Na-ZSM-5具有較高的比表面積，確保了鎳顆粒能夠較均勻地分散于載體上。通過該方法制得的鎳催化劑具有較高的氨分解活性，在5wt.%較低鎳負載量以及600℃和6000 ml/g/h條件下，就能實現氨的完全分解。同時，Na-ZSM-5載體中Na的存在為催化劑提供了豐富的堿性位點和較強的金屬-載體相互作用，有效地提高了催化劑的穩定性，在50小時的測試中幾乎沒有性能下降。