近年来，生物乙醇因可再生性、高含氢量及良好的储运安全性，成为备受关注的绿色制氢原料。而传统的乙醇-水重整制氢技术存在两大难题。一是该过程通常需在400℃至600℃的高温条件下进行，能耗高且难以避免乙醇分子C-C键断裂导致的CO2排放；二是现有催化剂易受到积碳和烧结失活的影响，限制其工业化应用，难以兼顾催化效率和长期稳定性。
中国科学院大学教授周武课题组联合北京大学教授马丁课题组、北京大学研究员周继寒课题组、英国卡迪夫大学教授Graham J. Hutchings，基于周武课题组与马丁课题组在金属-碳化钼（M/α-MoC）催化剂体系近十年的合作研究成果，开创性地提出了金属-碳化钼体系“选择性部分重整”制氢新技术。这一技术通过原子级精准设计、调控铂/铱（Pt/Ir）双金属-α-MoC界面，将乙醇-水重整反应从传统的完全重整（氧化）路径转变为选择性部分重整路径（C2H5OH + H2O → 2H2 + CH3COOH），在270℃温和条件下实现高通量氢气制备，同时联产高值化学品（乙酸）。
这一过程从反应源头消除了CO2直接排放，并将反应物中的碳资源高选择性地转化为液态化学品。该成果为氢能产业的碳中和转型提供了新范式，并为生物质资源“氢气-化学品联产”的循环经济模式奠定了重要基础。2月14日，相关研究成果以Thermal catalytic reforming for hydrogen production with zero CO2 emission为题，发表在《科学》（Science）上。
新型铂-铱双金属催化剂（PtIr/α-MoC）的核心创新在于原子尺度的界面工程设计。单原子分辨的低压扫描透射电镜（STEM）电子能量损失谱（EELS）成像分析表明，在3wt%负载的3Pt/α-MoC催化剂中，Pt物种主要以单原子和团簇的形式存在于MoC表面，其中Pt团簇的尺寸约为1nm。而在催化剂中引入相近载量的Ir物种后，3Pt3Ir/α-MoC催化剂中Pt物种的分散性得到显著提升，同时Ir主要以高分散的单原子形式存在。这些发现源于原子级分散的Pt和Ir物种与α-MoC载体之间不同程度的强相互作用。其中，Ir优先在载体表面落位，促进Pt的分散并约束Pt颗粒的生成，进而构建高密度的界面催化活性位点，避免贵金属颗粒的形成，抑制催化过程中C-C键的断裂。这一设计确保催化剂能够在温和条件下高效活化乙醇-水体系并保持长期稳定性。
催化性能评价显示，该催化剂在270°C条件下，氢气产率达331.3毫摩尔每克催化剂每小时，乙酸选择性达84.5%，且在长达100小时的稳定性测试中表现出优异的抗失活能力。相比于传统乙醇-水重整反应，这一新技术能耗更低、更加环保，并提供了绿色制备乙酸的新路径。
在该研究中，周武课题组首次利用单原子分辨的低压STEM-EELS成像技术，实现了对催化剂上周期表中相邻贵金属物种的原子级化学成像，揭示了载体上单原子Ir物种对Pt物种分散度的促进作用。与常规STEM-HAADF原子序数衬度分析相比，这一技术在多元素混合的复杂体系中展现出优势，能够更精准地解析双金属催化剂体系，甚至更复杂的催化剂体系中负载金属之间以及负载金属-载体之间的强相互作用。该技术为探讨催化剂活性提升机制提供了直接的结构证据，对高效催化剂体系的设计和优化具有重要意义。
研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等的支持。
论文链接
PtIr/α-MoC催化剂的结构分析
PtIr/α-MoC催化剂的催化性能
中新社北京11月7日电(记者梁晓辉)中国人力资源和社会保障部部长王晓萍7日在北京表示，加强高校一流师资引育，重点是加 工业菌种是生物制造的重要竞争力。研究微生物底盘并发现与目标产品生产相关的高效功能元件是工业菌种领域的研究热点。谷氨酸棒杆菌是氨基酸工业生产的主力菌。而谷氨酸棒杆菌基因组约50%的基因功能尚不明晰，功 10月12日上午，国务院新闻办公室举行新闻发布会，财政部负责人介绍有关情况，提出下一步财政部将会同相关部门从奖优和助困两个方面，分两步来调整完善高校学生的资助政策。 财政部副部长郭婷婷介绍，目前我国已经建立起 本报9月30日综合消息 75载砥砺奋进，75载凯歌前行，75载春华秋实。在中华人民共和国75周年华诞到来之际，各地各校干部师生满怀喜悦和豪情，通过丰富多彩、形式多样的活动，共享荣光、共庆华诞，为全面推进教育强国建设积蓄前 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 陈欣然）“学校开设的‘简历门诊’对我太有帮助了！老师一对一‘把脉’，既让我看清短板，也明白了如何突出自己的竞争优势。”天津职业大学生物与环境工程学院2025 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 冯丽）近日，由西安交通大学（以下简称“西安交大”）、西安高压电器研究院股份有限公司与西安西电开关电气有限公司产学研深度融合的团队联合研发的“环保型发电机 。本文链接：科学家提出金属-碳化钼体系“选择性部分重整”制氢新技术http://www.sushuapos.com/show-12-731-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。
上一篇： 研究破解细胞凋亡新机制
下一篇： 研究提出全新高活性产氢催化剂稳定策略