因为化石燃料燃烧释放大量CO₂和有毒污染物，导致全球环境危机问题。因此人们对更加清洁和不会释放CO₂的氢气能源更加关注。目前人工制备氢气的相关研究主要关注于热化学分解制氢、光电化学催化分解水制氢等，这种过程中的价格和效率问题仍未得到解决。有趣的一点是，人们发现广泛存在水岩反应能够生成自然氢气，具体包括蛇纹石化、辐解和硅自由基过程导致水分解，此类过程能够每年生成10¹¹ mol H₂。这种制氢反应受到一定关注，因为这种过程并不是光合作用过程，并且在地下为微生物提供能量来源。

由于天然氢气（Natural hydrogen）可能满足全球对环境保护的需求，因此受到广泛关注，低温（<200 ℃）蛇纹石化作用（serpentinization）过程是非常典型的水岩反应（water-rock reaction）用于大量得到天然氢气，但是目前人们对该反应过程如何生成氢气的机理、生成氢气的关键控制性步骤并不了解，导致无法进一步利用天然氢气。

有鉴于此，中南大学林璋等报道发现产氢速率关键取决于蛇纹石化作用过程中Fe(OH)₂氧化反应，而且当Fe(OH)₂与Ni²⁺同时存在，导致制氢反应的动力学显著增强。通过加入1 % Ni²⁺，90 ℃制氢反应的速率显著增强了2个数量级。进一步的作者通过同位素标记实验、DFT理论计算，发现这种增强的制氢反应动力学是因为Ni²⁺起到促进H₂O催化还原的作用。

本文要点：

（1）

在厌氧碱性条件中将Ni²⁺以及其他离子（Mg²⁺, Al³⁺, Ca²⁺, Cr³⁺, Co²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺）与Fe共沉淀，随后进行模拟Fe(II)氧化反应伴随的制氢反应，结果发现Ni²⁺能够显著增强Fe(OH)₂的氧化和制氢，此外作者发现制氢反应的性能与温度和溶液OH^-浓度密切相关。

（2）

这个研究揭示了蛇纹石化作用中的制氢反应机理，同时为通过Ni²⁺含量预测超镁铁质岩（ultramafic rock）的制氢反应性能提供可能。进一步的，这个研究为理解早期地质事件的产生原因提供了一种新理解和研究方向。

参考文献

Han Song, Xinwen Ou, Bin Han, Haoyu Deng, Wenchao Zhang, Chen Tian, Chunfang Cai, Anhuai Lu, Zhang Lin,* Liyuan Chai, An Overlooked Natural Hydrogen Evolution Pathway: Ni²⁺ Boosting H₂O Reduction by Fe(OH)₂ Oxidation during Low-temperature Serpentinization, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202110653

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202110653