微孔分子篩|金屬有機骨架化合物|介孔二氧化硅|多孔炭|多孔有機籠化合物|多孔有機聚合物等納米多孔材料應用于液相化學儲氫材料分解/水解制氫

近年來，人口與經(jīng)濟的快速增長導致了世界范圍內對能源的需求不斷增加。然而，日益增長的化石燃料消耗導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注。

氫氣具有較高的能量密度和可再生性，被認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，氫燃料電池得到了**的重視與快速的發(fā)展。然而，如何安全**地儲存和釋放氫氣仍然是未來實現(xiàn)以燃料電池為核心的“氫經(jīng)濟”的瓶頸和挑戰(zhàn)。雖然氫氣具有很高的質量能量密度，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，這些缺點嚴重地阻礙了“氫經(jīng)濟”的建立。在所有儲氫方法中，以化學鍵形式儲存氫的化學儲氫方法具有安全、方便、**等諸多優(yōu)點，具有大規(guī)模實際應用的潛力。

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儲氫材料引起了學術界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關注。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的水溶液中釋放出來。與其他儲氫材料相比，上述液相化學儲氫材料具有更高的質量/體積氫密度、更小的潛在風險和更低的投資成本。

通常情況下，液相儲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現(xiàn)。然而，均相催化體系常常具有反應失活快、催化劑難以分離回收及必須使用有機溶劑等缺點。與之相比，以負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，當負載型金屬催化劑具有較小的金屬尺寸時，單位質量的金屬顆粒可以暴露出更多的活性位點，進而**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，在反應過程中容易發(fā)生聚集，導致催化活性下降。

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構，被認為是負載超小金屬物種的理想載體。近年來，微孔分子篩、金屬有機骨架化合物、介孔二氧化硅、多孔炭、多孔有機籠化合物及多孔有機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、金屬團簇甚至金屬單原子。這些納米孔材料負載的金屬催化劑在各種液相化學儲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，**地推動了液相化學儲氫領域的發(fā)展。

系統(tǒng)地總結了不同種類的納米孔材料負載金屬催化劑應用于液相化學儲氫材料分解/水解制氫的較新研究進展。在綜述中，詳細地介紹了納米孔材料負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載金屬催化劑在未來液相化學儲氫研究中所面臨的機遇和挑戰(zhàn)。該綜述為納米孔材料負載金屬催化劑在液相化學儲氫中的應用及未來的發(fā)展提供了借鑒與參考。

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小編：wyf  04.22