氮碳钴修饰Ti3C2Tx负载NiRh纳米粒子高效催化水合肼产氢

梁其山; 郭烽; 姚淇露; 卢章辉

doi:10.16056/j.2096-7705.2026.01.004

能源研究与管理 ›› 2026, Vol. 18 ›› Issue (1) : 24 -33. DOI: 10.16056/j.2096-7705.2026.01.004

氮碳钴修饰Ti₃C₂T_x负载NiRh纳米粒子高效催化水合肼产氢

梁其山, 郭烽, 姚淇露, 卢章辉

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摘要

开发用于水合肼（N₂H₄·H₂O）低温脱氢制氢的高性能催化剂仍是一项重大挑战，原因在于该反应动力学缓慢，且活性位点的几何结构与电子状态难以实现精准协同调控。在此，本研究提出了一种主-客体协同修饰策略，通过在Ti₃C₂T_xMXene表面原位生长ZIF-67并经高温碳化，构筑了三维分级孔氮掺杂碳/钴修饰复合载体（NC-Co-Ti₃C₂T_x），从而为超细NiRh双金属纳米粒子的高分散锚定与界面调控提供了有效平台。结构表征表明，多孔碳骨架有效抑制了MXene的自堆叠，并提供丰富锚定位点，实现NiRh合金的高分散负载。XPS分析和动力学测试表明，复合载体与NiRh之间存在明显电子相互作用，使NiRh表面呈富电子化趋势，并有效将N—H键断裂的表观活化能降低至44.65 kJ/mol。优化后的Ni_0.4Rh_0.6/NC-Co-Ti₃C₂T_x在323 K下表现出优异的催化性能，其催化水合肼分解产氢的转化频率（TOF）高达2 357 h^-1，并在5次循环测试中保持100%的氢气选择性和优异的结构稳定性。本工作揭示了复合载体对金属活性中心的几何结构与电子结构的协同调控作用，为高性能MXene基制氢催化剂的理性设计提供了重要的实验依据。