孙启明、王宁在《Advanced Science》上发表论文

氢气由于较高的能量密度以及可再生性，被认为是未来环境最友好的清洁能源以及能量载体。然而，如何实现高效可控的存储和释放氢气仍面临较大挑战。近些年来，胺硼烷（Ammonia Borane，NH₃BH₃）被认为是最理想的化学储氢材料，这归因于其具有超高的氢含量、较低的分子质量、以及在水溶液和室温条件下优异的稳定性。近年来，负载型Ru基催化剂被认为是最高效的分解胺硼烷产氢催化剂之一。然而，这些多相催化剂中的Ru纳米粒子常常具有较大的金属尺寸以及较差的分散度，并在催化反应中展现出较低的催化活性和较差的长效及循环稳定性。

近年来，利用微孔分子筛材料限域超小金属纳米粒子以及团簇，被认为是理想的制备高性能纳米催化剂的合成策略。近期，本课题组利用原位配体保护的合成策略，将超小的单金属及双金属亚纳米团簇限域在纯硅的Silicalte-1（MFI拓扑结构）分子筛晶体之中，分子筛负载的金属催化剂展现出优异的催化性能及超高的热稳定性（J. Am. Chem. Soc., 2016，138，7484；Chem，2017，3，477；Adv. Mater.，2019，31，1803966）。然而，在绝大多数的相关工作中，分子筛载体仅起到限域合成超小金属的作用，并未利用分子筛材料固有的酸/碱性质，实现催化反应性能的进一步提升。

近日，孙启明博士和王宁博士为共同第一作者在《Advanced Science》杂志上发表题为“Synergetic Effect of Ultrasmall Metal Clusters and Zeolites Promoting Hydrogen Generation”的研究工作。该研究中利用高效等量浸渍的合成策略，将超小的Ru亚纳米团簇负载到酸性的纳米薄片状硅磷铝SAPO-34以及硅铝（MFI、*BEA及FAU）分子筛晶体上。超小的Ru团簇与毗邻的分子筛载体上的Br➢nsted酸性位作为双功能活性位点，协同活化胺硼烷分子与水分子，极大地促进了胺硼烷水解产氢速率。同时，胺硼烷水解产氢性能随着分子筛载体的酸性增强而逐渐提升。值得一提的是，具有最高酸性的Ru/SAPO-34-0.8Si（Si/Al=0.8）和Ru/FAU(去铝H-型Y-型分子筛, Si/Al=30)催化剂展现出超高的产氢速率，在25℃，胺硼烷完全分解的前提下，其TOF值分别高达490和627min^-1。在相似的催化产氢条件下，这些TOF数值远远高于目前所有报道的Ru-基催化剂，也是目前报道的金属多相催化剂应用于胺硼烷分解催化性能的最优值。该工作为利用分子筛与金属团簇的协同效应设计高效纳米催化剂提供了有益的指导。此外，所报道的分子筛负载金属纳米催化剂优异的催化活性和简单的合成方法，使其在化学储氢及燃料电池等方面具有良好的应用前景。

Adv. Sci.,2019, DOI: doi/10.1002/advs.201802350第一作者：孙启明、王宁（导师于吉红院士）.