对非化石燃料能源的需求不断增长，在这方面，由于氢（H₂）的高能量密度（142 MJ/kg），进而成为首选分子。然而，一方面，大多数H₂是通过重整化石和甲烷等天然气产生。另一方面，H₂的运输存在潜在爆炸性的安全隐患。因此，在过去的几十年中，研究人员已经开始研究利用非化石源的富氢分子作为化学储氢材料。在液相储氢材料中，硼氢化物，尤其是硼氢化钠（NaBH₄）和氨硼烷（AB（NH₃·BH ₃））是目前研究最广泛和最实用的材料。

近日，法国波尔多第一大学Didier Astruc综述了课题组在过去四年中利用具有高效制氢系统的无机和有机模板负载的过渡金属纳米催化剂在NaBH4和AB水解脱氢方面取得的最新研究成果，其中包括一些接近制氢目标的研究。

文章要点

1）作者首先总结了利用氧化石墨烯和气凝胶负载的纳米催化剂用于AB水解的研究进展。

2）作者总结了用于NaBH₄和AB水解的ZIF-8负载的纳米催化剂的研究进展，包括：i）地球储量丰富的金属NP用于催化AB水解；ii）高度协同的NiPt纳米催化剂用于催化AB水解；iii）地球储量丰富的金属的NP催化NaBH₄水解。

3）作者总结了点-树枝状载体负载的纳米催化剂用于催化NaBH₄和AB水解的研究进展。包括：i）Co、Ni、Rh和Pt NP催化的AB水解；ii）具有显著协同效应的CoPt纳米合金催化AB水解；iii）贵金属、地球储量丰富的和双金属纳米催化剂用于催化NaBH₄水解。

4）作者概述了为了优化每个反应，载体和合金中的金属之间的协同作用必不可少，同时多个结果也显示了其复杂性。这些协同作用包括系综效应（NP表面有利的原子构型)，应变效应改变d带的宽度和中心，以及电子效应，即两种金属之间的电荷转移，同时每个因素的作用都需要协同发挥。

5）作者统一概述了关于NaBH₄和AB水解的反应机理。复杂反应动力学取决于所有底物的浓度以及催化剂和载体的性质。然而，其具有一些明显的共同点：i）NaBH₄和AB都是氢化物供体，提供了H₂中两个H原子中的一个，而第二个H原子是由水中质子提供；ii）使用D2O的动力学同位素效应（KIEs）k_H/k_D在两种底物上都很高。

6）作者最后指出这些纳米催化剂组件之间独特的三重协同作用使得在环境条件下几秒钟内就可以有效释放氢气。同时纳米催化剂的改进和机理发现也进一步激发了人们在制氢的各个领域以及其他催化领域进行纳米催化剂的设计。

Changlong Wang, et al, Hydrogen Generation upon Nanocatalyzed Hydrolysis of Hydrogen-Rich Boron Derivatives: Recent Developments, Didier Astruc, Acc. Chem. Res., 2020

DOI：10.1021/acs.accounts.0c00525

https://dx.doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00525