近日，我?；瘜W(xué)化工學(xué)院張軍教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際TOP期刊《Applied Catalysis B: Environmental》（影響因子14.229）發(fā)表學(xué)術(shù)論文 “Component synergy and armor protection induced superior catalytic activity and stability of ultrathin Co-Fe spinel nanosheets confined in mesoporous silica shells for ammonia decomposition reaction”，報(bào)道了有關(guān)二維尖晶石氧化物納米催化材料的設(shè)計(jì)合成與氨分解產(chǎn)氫性能調(diào)控方面的最新研究成果。論文第一作者單位和第一通訊作者單位均為內(nèi)蒙古大學(xué)。

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，全球能源消耗急劇增加，人類(lèi)面臨嚴(yán)峻的能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題，開(kāi)發(fā)新型的可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石燃料變得刻不容緩。氫作為一種清潔、可持續(xù)的能源，被普遍認(rèn)為是一種最有前途的替代化石燃料的能源。在眾多的產(chǎn)氫技術(shù)中，氨分解反應(yīng)被認(rèn)為是提供高純氫氣，從而解決能源和環(huán)境問(wèn)題的一項(xiàng)有價(jià)值的技術(shù)，因?yàn)榘辈粌H具有大的氫氣儲(chǔ)存容量（17.7 wt%）和高的能量密度（3000 W·h·kg-1），而且極易運(yùn)輸和存儲(chǔ)。目前，氨分解反應(yīng)中使用的催化材料主要包括貴金屬及合金等，這些材料存在價(jià)格昂貴、穩(wěn)定性差等限制因素。因此，開(kāi)發(fā)高效、低廉的非貴金屬氨分解催化劑變得非常重要。

催化材料的合成過(guò)程

近年來(lái)，由占據(jù)四面體和八面體位點(diǎn)的過(guò)渡金屬陽(yáng)離子組成的尖晶石AB₂O₄氧化物，與普通單金屬氧化物相比，由于其具有多種價(jià)態(tài)，電子在A和B兩個(gè)金屬不同的價(jià)態(tài)間跳躍，增加了催化劑的活性位點(diǎn)，引起了研究者的高度關(guān)注。特別是以CoFe₂O₄為代表的尖晶石氧化物已經(jīng)在多個(gè)催化領(lǐng)域得到了探索，但是在催化氨分解反應(yīng)用中還沒(méi)有報(bào)道?？紤]到氨分解反應(yīng)是一個(gè)高溫反應(yīng)（高達(dá)700℃），催化反應(yīng)中活性組分會(huì)發(fā)生不可避免地團(tuán)聚和過(guò)分生長(zhǎng)，導(dǎo)致比表面積和活性位點(diǎn)密度下降。因此，發(fā)展新穎的合成方法，實(shí)現(xiàn)該類(lèi)材料在催化反應(yīng)過(guò)程中形貌、結(jié)構(gòu)和組成的可控，提高其比表面積和活性位點(diǎn)暴露數(shù)目，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)尖晶石氧化物材料高效催化氨分解反應(yīng)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。