河南理工刘宝忠/清华王定胜/郑大李保军等--锚定在MXene上RuNi单原子合金催化剂性能优于单原子/纳米催化剂的原因

单原子合金(SAAs)结合单原子和纳米颗粒(NPs)的优点，在多相催化领域发挥着极其重要的作用。然而，与单原子和纳米粒子颗粒，理解SAAs在催化反应中的催化机制仍然是一个挑战。针对这一问题，本文通过将原子分散的Ru精准嵌入到Ni NPs中并锚定在Ti₃C₂T_x MXene上合成钌镍单原子合金(RuNi_SAAs)，并研究了其对氨硼烷(AB, NH₃BH₃)水解产氢的催化机制。研究表明，RuNi_SAA-3-Ti₃C₂T_x催化剂表现出前所未有的NH₃BH₃水解产氢活性，其质量比活性(r_mass)值为333 L min^-1 g_Ru^-1。与单原子和纳米颗粒相比，由于合金效应和金属-载体相互作用可有效(MSI)优化RuNi_SAA-3-Ti₃C₂T_x的d带结构，进而增强了AB与H₂O的解离以及AB水解过程中H*中间体的结合能力。这项工作为开发和优化高效的氢相关催化剂提供了有用的设计原则，展示了SAAs在能量催化领域的优势。

图1. Ru_SAC-Ti₃C₂T_x、Ru_NPs-Ti₃C₂T_x和RuNi_SAA-Ti₃C₂T_x催化剂的制备示意图。

图2. RuNi_SAA-3-Ti₃C₂T_x 催化剂的形貌结构。

图3. RuNi_SAA-3-Ti₃C₂T_x催化剂的结构表征。

图4. RuNi_SAA-3-Ti₃C₂T_x催化剂的性能测试。

图5.氨硼烷水解机制分析。          

相关科研成果由河南理工刘宝忠/清华王定胜/郑大李保军等人于2023年发表在Angew Chem Int Ed （https://doi.org/10.1002/anie.202316550）上。原文：Why do Single-Atom Alloys Catalysts Outperform both Single-Atom Catalysts and Nanocatalysts on MXene?.    原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202316550