镍铜高分散纳米合金催化剂：实现十二氢-N-乙基咔唑低温快速脱氢的突破

本文推荐一种基于水滑石衍生的镍铜高分散纳米合金催化剂（NiCuAl-LDH-R），其独特的二维玫瑰状结构和双金属协同效应显著降低了十二氢-N-乙基咔唑（12H-NECZ）的脱氢温度至180°C，4小时内实现100%脱氢效率和选择性。该非贵金属催化剂通过Ni-Cu电子几何效应、强金属-载体相互作用（SMSI）及碱性位点协同作用，为液态有机氢载体（LOHC）的工业化应用提供了高效低成本解决方案。

Highlight

基于水滑石（LDH）的拓扑结构转化，本研究成功制备了具有二维玫瑰状结构的镍铜高分散纳米合金催化剂（NiCuAl-LDH-R），用于十二氢-N-乙基咔唑（12H-NECZ）的高效脱氢。铜的引入不仅显著降低反应温度，还通过Ni-Cu合金的电子协同效应和几何位点优化，实现了180°C下4小时内100%脱氢效率和100%NECZ选择性的突破性性能（12H-NECZ/催化剂质量比=15:1）。

Chemical and material

实验采用硝酸镍六水合物（Ni(NO₃)₂·6H₂O）、硝酸铜三水合物（Cu(NO₃)₂·3H₂O）等分析级试剂，通过尿素水解法制备催化剂前驱体。

Structures of the catalysts

XRD分析显示，水热合成的镍铝水滑石（NiAl-LDHs）经773K煅烧后转化为镍铝层状双氧化物（NiAl-LDOs）。引入铜后形成的NiCu合金纳米颗粒（粒径<5nm）高度分散在AlO_x载体上，其独特的(111)晶面暴露和金属-载体相互作用（SMSI）有效抑制了烧结和积碳。

Conclusion

通过调控LDH二维结构的拓扑转化，本研究证实Ni₇CuAl-LDH-R催化剂凭借NiCu合金的原子级分散、表面碱性位点和双金属协同作用，为液态有机氢载体（LOHC）的低能耗脱氢提供了工业化应用潜力。