使用铜钛催化剂更容易分解氢气

生产香料和调味剂以及转化源自生物质的化学品可以从分解纳米多孔铜钛催化剂中氢的新技术中得到推动。氢键的解离(断裂)是催化加氢(分子氢[H2]与另一种化合物或元素之间的化学反应，通常在催化剂存在下)中必不可少的基本步骤，通常需要使用贵金属.

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家们正在通过用早期过渡金属稀释铜合金作为选择性加氢催化剂来减少贵金属的使用，其原理是活性更高的金属可以启动催化循环。该研究发表在《美国化学学会杂志》上。

研究小组发现，与未掺杂的纳米多孔铜催化剂相比，掺杂少量钛(Ti)的纳米多孔铜(Cu)催化剂可将氢解离交换速率提高大约一个数量级(高出5-7倍)。

“这项工作将引起催化和化学界的广泛兴趣，因为它展示了使用地球上丰富的早期过渡金属合金作为潜在催化剂的潜力，这是一种新的材料，首先通过简单的反应氢氘进行探测交流，”该论文的第一作者、哈佛大学博士后研究员詹妮弗·李说。

“我们发现稀合金双金属催化剂可能更便宜，并且可能对选择性加氢有效，”该论文的合著者LLNL材料科学家ZhenQi说。

通过实验和理论相结合，研究表明，Cu主体表面上孤立的金属Ti原子作为氢复合的活性表面位点，主要是由于其比纯Cu的交换率增加。通过源自限速步骤变化的熵效应。

“这种新方法具有广泛的兴趣和意义，因为它着眼于一种具有选择性加氢催化潜力的新合金成分，”该论文的合著者、LLNL材料科学家JuergenBiener说。“这项工作开辟了扩大稀合金催化剂设计的机会，以包括用于加氢反应的早期过渡金属。”