上世紀70年代，Sultan和Shaw等人提出了采用液體化學儲氫的思路，有機液體儲氫技術采用化學催化將氫氣存儲在液體化學溶劑中，再通過化學脫氫反應實現放氫。同傳統的壓縮法儲氫相比，有機液體儲氫具有更高的安全系數，更大的儲氫密度，成本也更低。目前，國內已經有多家初創公司開展這一領域的產業化應用，有的已經實現了規模化量產，已初步實現了在氫燃料電池汽車上的應用。本專題遴選該領域最新的一些進展，了解基礎研究在這一極具前景領域的新飛躍。

1.?Sci. Adv：基于液相有機氫載體的主族催化純化H2

大阪大學Yoichi Hoshimoto副教授和Sensuke Ogoshi教授團隊展示各種混合氣體，包括H₂、CO、CO₂、CH₄，通過Bⁿ催化加氫的Qin和Lut，直接存儲在氮雜環化合物（如H₄-Qin和H₆-Lut）中。此外，Bⁿ還催化H₄-Qin脫氫生成H₂和Qin。

相關研究工作以“Main group catalysis for H₂?purification based on liquid organic hydrogen carriers”為題發表在國際頂級期刊Science Advances上。

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2.?西安交大Fuel：通過缺陷工程增強SMSI效應實現高效脫氫

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西安交通大學姜召副教授團隊通過將金屬Pt和SiO₂-TiO(OH)₂載體結合制備了Pt/SiO₂-TiO(OH)₂催化劑用于12H-NECZ脫氫。通過研究載體的制備工藝和Pt的負載量篩選出了最佳催化劑。結果表明，2.5wt%Pt/SiO₂-TiO(OH)₂具有最佳的脫氫性能。結合XRD、HRTEM、ATR-FTIR、XPS和EPR分析，詳細討論了催化劑的結構-功能關系和氧空位濃度對催化脫氫性能的影響。此外，研究人員還對其動力學分析和反應機理進行了研究。發現Pt和SiO2-TiO(OH)₂之間的適當金屬-載體強相互作用（SMSI）效應可以調節12H-NECZ的催化脫氫性能。研究成果以題為“Strengthening the metal-support interaction over Pt/SiO₂-TiO(OH)₂?by defect engineering for efficient dehydrogenation of dodecahydro-N-ethylcarbazole”發表在知名期刊Fuel上。

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3.?Appl. Catal. B.：高效Pd/C催化劑用于甲酸銨脫氫中表面氧官能團的影響

華盛頓州立大學化學工程與生物工程學院林鴻飛教授團隊聯合勞倫斯利弗莫爾國家實驗室材料科學部Sneha A. Akhade教授團隊研究了碳載表面功能化鈀催化劑用于甲酸酯脫氫的反應動力學及O官能團的影響。該項研究表明， O官能團在分散Pd納米顆粒和降低脫氫活化能方面起著關鍵作用。密度泛函理論(DFT)計算表明，大多數O 官能團增強了Pd活性位點上甲酸酯的吸附。但C=O基團的存在消耗了還原劑，阻礙了金屬Pd的形成。Pd向O官能團的電子轉移不利于脫氫。制備的Pd5/re-ACA(經酸洗滌的還原活性碳)表現出顯著的活性，其TOF值為13511 h^?1，高于商用Pd/C催化劑。相關成果以“Efficient Pd on carbon catalyst for ammonium formate dehydrogenation: Effect of surface oxygen functional groups”為題發表在國際著名期刊Applied Catalysis B: Environmental上。

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4.?山東大學ACS Catal.：常溫常壓下pH調控的高效CO2儲氫技術

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山東大學任國慶助理研究員團隊制備了L-精氨酸（LA）功能化的活性碳負載的PdAu合金催化劑（PdAu/AC-LA），用于pH調控的甲酸基儲放氫過程。通過調節LA負載和Pd/Au比例獲得了最佳的催化活性，在酸性條件下甲酸（FA）釋放的TOF為1760 h^-1，在堿性條件下CO₂氫化的TOF為138 h^-1。XPS、CO₂-TPD和HCOO^-吸附實驗等揭示了PdAu合金和LA強堿性之間的協同效應通過調節反應物的吸附而增強了催化活性。本研究作為在常溫常壓條件下基于FA/甲酸鹽的氫氣儲存和釋放的成功實例，將有助于推動氫能源廣泛的商業化應用。研究成果以題為“Ambient Hydrogen Storage and Release Using CO₂?and an L-Arginine-Functionalized PdAu Catalyst via pH Control”發表在知名期刊ACS Catalysis上。

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5.?Journal of Energy Chemistry：Ru/MgO催化劑中添加K，加速芳香芐基甲苯的儲氫！

韓國漢陽大學Young-Woong Suh和韓國亞洲大學Seok Ki Kim團隊以前驅體Ru₃(CO)₁₂制備Ru/MgO的方法為基礎，找到了最適合在Ru/MgO中負載K的方法。然后，作者考察了不同K的濃度下，制備的Ru/K/MgO催化劑的加氫活性和特性。此外，通過一系列DFT計算，不僅得到了K對Ru/MgO最穩定的構型，而且得到了在添加K的Ru -MgO界面H吸附能和電荷轉移相對K密度的變化。K的加入可促進Ru/MgO對H₂的異裂吸附，使H₂在100⁰C低溫附近儲存于H₀-MBT和H₀-DBT中。

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6.?研究液態有機氫載體發Joule：細菌控制氫氣的儲存和釋放？

德國歌德大學分子生物科學研究所分子微生物學和生物能量學系Volker Müller教授團隊首次展示了一個生物基系統，將伍氏醋酸桿菌（Acetobacterium woodii）作為生物催化劑，允許在一個生物反應器中多次雙向加氫生成甲酸。由于HDCR全細胞系統的升級可行性已在攪拌槽生物反應器（STRs）中得到證實，因此該研究選擇了類似的生物反應器，研究人員利用伍氏醋酸桿菌全細胞系統，在實驗中假設H₂貯藏期（白天）為8 h，H₂生產期（夜間）為16 h，這一比例是基于這樣一個事實：在德國南部，夏季的平均日照時約為7-8小時，從而導致在8小時的時間內，迫使依賴氫的二氧化碳還原為甲酸，在剩余的時間內（16小時），所產生的甲酸被重新氧化以釋放儲存的H₂。該研究團隊在單個生物反應器中研究CO₂雙向加氫制甲酸的過程，結果發現使用該工藝能夠持續運行2周以上，共生產和氧化甲酸可達330 mM。通過生物代謝工程，還防止了不必要的醋酸副產物的形成。該研究所展示的工藝設計可以被認為是未來的“生物電池”，用于以H₂形式在甲酸（一種多功能化合物）中可逆存儲“電子”。

相關研究成果以“Biological hydrogen storage and release through multiple cycles of bi-directional hydrogenation of CO₂?to formic acid in a single process unit”為題發表在國際頂級期刊Joule上。

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7.?Green Chemistry：一種“無高壓氣體”加氫的簡單、安全、可靠的系統

西班牙海梅一世大學Jose A. Mata教授和Eduardo García-Verdugo教授報道了一種在溫和條件下連續、就地和按需生成氫氣的簡單、安全、可靠的系統。該裝置由包含負載在石墨烯(NHC-Ru-rGO)上的釕N-雜環卡賓絡合物[Ru(芳烴)(Cl)₂(NHC)]的填充床反應器和液-氣分離器組成，允許硅烷和醇在溫和且安全的條件下脫氫偶聯產生氫氣。相關成果以“A simple, safe and robust system for? hydrogenation “without high-pressure gases” under batch and flow conditions using a liquid? organic hydrogen carrier”發表在Green Chemistry上。

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8.?中科院上海高等研究院陳新慶ACB：釕單原子和分子篩協同催化用于高效儲氫

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中國科學院上海高等研究院陳新慶研究員等人報道了在*BEA分子篩上負載釕（Ru）單原子催化劑（Ru(Na)/Beta），在氫溢流的協助下，在較低溫度下顯著提高了N-乙基咔唑（NEC）、N-丙基咔唑（NPC）、2-甲基吲哚（2-MID）的加氫性能。值得注意的是，本文制備的Ru(Na)/Beta催化劑對NEC加氫具有良好的活性，在100?℃條件下，6 MPa H₂在1.5 h內的吸氫率為5.69 wt%，轉化率為> 99%，而傳統Ru/Al₂O₃只有2.97 wt%，其轉化率為67 %。結果表明，高度分散的Ru單原子促進了氫活化，且分子篩的強酸位點（Br?nsted和Lewis）促進了氫溢流和LOHCs的氫化。此外，與傳統的Ru基催化劑相比，Ru單原子和*BEA分子篩的協同催化效應顯著提高了加氫速率和降低活化能。相關研究成果以“Synergistic catalysis of Ru single-atoms and zeolite boosts high-efficiency hydrogen storage”為題發表在Applied Catalysis B: Environmental上。

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