介孔二氧化硅保护的超薄Ni3FeN用于高效氨硼烷水解产氢

　　过渡金属氮化物在许多重要的化工反应中有良好的催化作用，比如氨的合成，加氢脱氮反应，加氢脱硫反应以及加氢处理过程。近年来，得益于独特的电子结构和金属特性，过渡金属氮化物被广泛地应用于能源领域，比如燃料电池，金属-空气电池和电催化分解水系统。氮化镍铁（Ni3FeN）是一种很有潜力的过渡金属氮化物,并且，氮化镍铁纳米颗粒已经成功的通过高温氨化前体镍铁水滑石制备得到。但是在高温氨化过程中，前体镍铁水滑石会严重的团聚在一起，使得最终的氮化镍铁纳米颗粒尺寸变大，活性位点大量的被屏蔽，限制了氮化镍铁的进一步应用。因此，通过设计切实有效的方法来抑制过渡金属氮化物在高温氨化过程中团聚，制备超薄超小的，暴露大量活性位点的过渡金属氮化物在实际应用中具有重要意义。 

　　中科院理化所张铁锐课题组通过简单的介孔二氧化硅保护法，将介孔二氧化硅包覆于前体镍铁水滑石表面，再在氨气氛围中高温煅烧即可得到介孔二氧化硅保护的超薄Ni3FeN（Ni3FeN@SiO2）。得益于介孔二氧化硅的保护作用，催化剂不会在高温氨气氛围中发生团聚，最终内层的超薄Ni3FeN尺寸大小控制在20 nm左右，厚度控制在3 nm左右。Ni3FeN@SiO2的高比表面积和更多的活性位点使得Ni3FeN@SiO2展现出相较于体相Ni3FeN更高的催化氨硼烷水解产氢的性能。 

　　利用北京同步辐射装置（BSRF）获得的EXAFS结果表明，超薄结构向Ni3FeN中引入了金属缺陷位。进一步的密度泛函理论证实了，金属缺陷促进了对反应物氨硼烷分子的吸附，进而提高了Ni3FeN@SiO2催化氨硼烷水解产氢的性能。　

　　发表文章： 

　　Xin Zhang, Yufei Zhao, Xiaodan Jia, Yunxuan Zhao, Lu Shang, Qing Wang, Geoffrey I.N. Waterhouse, Li-Zhu Wu, Chen-Ho Tung and Tierui Zhang*, Silica-protected ultrathin ni3fen nanocatalyst for the efficient hydrolytic dehydrogenation of NH3BH3, Advanced Energy Materials, 2018, 8, 1702780.