《Nature》子刊報(bào)道北航李想副教授、孫軼斐教授、孫也副教授與合作者在有機(jī)液儲(chǔ)氫功能材料研究上取得的最新進(jìn)展

近日，《Nature》雜志報(bào)道了北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院李想副教授、孫軼斐教授、孫也副教授與合作者在有機(jī)液儲(chǔ)氫功能材料研究方面取得的最新進(jìn)展。氫能具有綠色無污染、能量密度高等特點(diǎn)，被公認(rèn)為是航空運(yùn)輸業(yè)實(shí)現(xiàn)“脫碳”的關(guān)鍵。但是輕質(zhì)高效安全的機(jī)載和氫燃料存儲(chǔ)輸送系統(tǒng)將是氫能飛機(jī)的關(guān)鍵。化學(xué)氫氣的儲(chǔ)存和釋放已經(jīng)成為一種簡(jiǎn)單和安全的儲(chǔ)存和運(yùn)輸氫的替代方式。目前貴金屬基催化劑仍然在有效的（脫）氫化反應(yīng)的新催化劑材料領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位。顯然，使用較便宜的3d金屬催化劑是有利的，開發(fā)高活性、高選擇性的非貴金屬非均相催化劑是最迫切的需求。

研究團(tuán)隊(duì)提出了一類新型低成本鈷基催化劑（Co-SAs/NPs@NC)，其中高度分散的單金屬位點(diǎn)與鈷納米顆粒協(xié)同促進(jìn)甲酸脫氫，達(dá)到商用Pd/C材料的15倍。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)揭示了納米顆粒調(diào)控單原子電子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化甲酸分子吸附和活化的機(jī)制，開辟了新型單金屬原子催化劑設(shè)計(jì)的新思路。2024年9月18日，相關(guān)研究成果以“Combination of nanoparticles with single-metal sites synergistically boosts co-catalyzed formic acid dehydrogenation”為題在線發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）雜志。

基于原位紅外光譜和DFT理論計(jì)算等手段，揭示了鈷納米顆粒的引入增強(qiáng)了關(guān)鍵中間體 HCOO*的吸附和活化，并顯著降低C-H鍵斷裂反應(yīng)控速步能壘（0.34eV），從而展現(xiàn)了優(yōu)異的甲酸脫氫活性（見圖2）。研究成果為氫能背景下的化學(xué)氫氣儲(chǔ)放材料與技術(shù)開發(fā)提供新思路。

圖2 Co-SAs/NPs@NC-950 的第一性原理計(jì)算

北航李想副教授、孫軼斐教授、孫也副教授團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)科研前沿方向，長期致力于新能源技術(shù)開發(fā)與污染物控制的理論與應(yīng)用，并取得一系列進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《自然–通訊》（Nature Communications）、《德國應(yīng)化》（Angewandte Chemie International Edition）、《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science & Technology）等國際知名期刊。北航博士生石巖喆、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)羅炳程教授是論文第一作者，北航李想副教授、德國萊布尼茨催化研究所Matthias Beller院士、北航孫軼斐教授和孫也副教授為論文共同通訊作者。本研究工作獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金等支持。

附：北航作者簡(jiǎn)介

石巖喆

北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院博士生

博士生導(dǎo)師為李想副教授，研究方向?yàn)闅淠芘c生物質(zhì)利用及技術(shù)開發(fā)，在Nature Communications和Angewandte Chemie International Edition國際期刊發(fā)表SCI論文2篇，申請(qǐng)專利3項(xiàng)，曾獲北航優(yōu)秀研究生和優(yōu)秀學(xué)術(shù)創(chuàng)新成果獎(jiǎng)。

李想

北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院副教授，博導(dǎo)

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年首席科學(xué)家，清華大學(xué)工學(xué)博士。長期從事氫能與生物質(zhì)利用、減污降碳新技術(shù)、環(huán)境與能源催化等方面研究。在Nat. Commun., Angew. Chem.、Environ. Sci. Technol. 等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文近70篇，SCI他引3000余次。入選斯坦福大學(xué)全球前2%頂尖科學(xué)家榜單，獲北航青年拔尖人才，清華大學(xué)“學(xué)術(shù)新秀”等榮譽(yù)。先后主持國家/省部級(jí)等課題10余項(xiàng)，授權(quán)國家發(fā)明專利9件。兼任《Chinese Chemical Letters》和《環(huán)境工程學(xué)報(bào)》青年編委，《Modern Agriculture》客座編輯。

孫軼斐

北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院教授，博導(dǎo)

國家級(jí)領(lǐng)軍人才，日本京都大學(xué)工學(xué)博士。兼任SCI期刊Waste Manag.副主編，J. Hazard. Mater.等期刊編委，擔(dān)任固體回收資源/燃料國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC300技術(shù)委員會(huì)委員等。長期從事生物質(zhì)廢物能源轉(zhuǎn)化利用、綠色航空燃料研發(fā)。主持了國家自然科學(xué)基金企業(yè)聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、區(qū)域聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等共20余項(xiàng)國家級(jí)項(xiàng)目。獲天津市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。在Nat. Commun., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., ES&T, ACS Catal.等期刊上發(fā)表論文100余篇，授權(quán)/轉(zhuǎn)化國家發(fā)明專利20余件，公開國際PCT專利2件。

孫也

北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院副教授，碩導(dǎo)

能源與動(dòng)力工程學(xué)院心動(dòng)科教中心黨支部副書記，英國伯明翰大學(xué)訪問學(xué)者。主編出版紙質(zhì)教材2部、數(shù)字教材1部，副主編出版專著1部。獲北京市教學(xué)基本功比賽論文賽道一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、北京航空航天大學(xué)教學(xué)基本功比賽一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、北京航空航天大學(xué)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，被評(píng)為北航“我愛我?guī)煛笔呀處煛⑿?yōu)秀班主任等稱號(hào)。獲廣東省科技成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，在Nat. Commun., Environ. Sci. Technol.等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI論文40篇。