南京大学李朝升、Bin Gao等研究团队报道了一种NiRu合金基光热催化剂（NiₓRuᵧ/γ-Al₂O₃），用于高效氨分解制氢。其中，Ni₄₀Ru₆₀催化剂在1.7 W·cm⁻²光照下实现3.1 mol·gcat⁻¹·h⁻¹的氢气产率，超越单金属Ru催化剂（1.7 mol·gcat⁻¹·h⁻¹）。合金化诱导电子从Ni向Ru转移，使Ru的d带中心下移0.04 eV，从而弱化氢中间体吸附，有效缓解氢中毒。在H₂/NH₃气氛中，Ni₄₀Ru₆₀的氨反应级数接近零（0.13），低于Ru（0.23），证实氢中毒被显著抑制。该催化剂在2500小时内稳定运行，并在户外自然光下实现太阳能驱动的氨分解，为未来氢能系统提供了实用路径。
本文要点
要点1. 催化剂表征：XPS显示Ni₄₀Ru₆₀中Ni 2p₃/₂峰正移至856.3 eV，Ru 3p₃/₂峰负移至460.7 eV，表明电子从Ni向Ru转移。XANES和EXAFS证实合金形成引起晶格畸变。HAADF-STEM显示纳米颗粒（~6 nm）均匀分散于γ-Al₂O₃载体。
要点2. 催化性能：Ni₄₀Ru₆₀在1.7 W·cm⁻²光照下产氢速率达3.1 mol·g_cat⁻¹·h⁻¹（GHSV=150 L·gcat⁻¹·h⁻¹），表观活化能（71.36 kJ·mol⁻¹）低于Ru（78.68 kJ·mol⁻¹）。反应级数分析表明，在H₂存在下β(NH₃)从~3（热催化）降至~0（光热催化），证实光热条件有效缓解氢中毒。
要点3. 机制解析：原位FTIR显示Ru–H*伸缩振动在合金形成后从1870 cm⁻¹移至约2000 cm⁻¹，证实电子结构调控改变氢吸附行为。DFT计算表明Ni₄₀Ru₆₀的d带中心下移至-1.15 eV（Ru为-1.11 eV），NH₃吸附能（-0.81 eV）介于Ni（-0.73 eV）和Ru（-0.95 eV）之间，符合Sabatier原理。
要点4. 稳定性与应用：Ni₄₀Ru₆₀在2500小时光热测试中保持稳定，TON达1.09×10⁷，TOF为3.42 h⁻¹。光热条件抑制Ostwald熟化，优于纯热催化。户外30天自然光测试验证其实用性，纯化后H₂成功驱动燃料电池。
Jianming Liu, Bin Gao, Jun Wang, Zhigang Zou, Zhaosheng Li. Electronic-Structure Modulation in NiRu Alloys To Alleviate Hydrogen Poisoning for Robust Photothermal Ammonia Decomposition, J. Am. Chem. Soc. (2025)
DOI: 10.1021/jacs.6c08021
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c08021
原位红外丨原位拉曼
原位XPS丨原位XRD
同步辐射、球差电镜、FIB-SEM
加急测试
