本网讯 近日，中南大学能源科学与工程学院孙志强团队在生物乙醇重整制氢催化剂设计及反应机理研究方面取得重要进展。相关研究成果以“单原子和纳米团簇协同催化促进生物乙醇活化与脱氢（Concerted catalysis of single atom and nanocluster enhances bio-ethanol activation and dehydrogenation）”为题，发表在国际权威期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上。能源科学与工程学院孙朝副教授为论文第一作者，孙志强教授与英国卡迪夫大学Graham J. Hutchings教授为共同通讯作者，中南大学为论文的第一署名单位和通讯作者单位。

单原子-纳米团簇共存Ni/MTAC催化剂的合成策略与结构表征

氢能因其高能量密度和清洁环保等优势，被广泛认为是最具发展潜力的未来能源之一。通过生物乙醇水蒸气重整制取氢气，不仅能够高效利用可再生生物质资源，还能有效降低对化石能源的依赖。然而，当前乙醇制氢技术仍面临催化剂活性不足、稳定性差以及成本控制困难等诸多挑战。在异相催化研究中，单原子催化剂和纳米团簇催化剂因其优异的活性与原子利用率受到广泛关注，但二者共存特性及其潜在协同效应尚未被充分揭示。研究以Mo₂TiAlC₂为载体，构建了三种不同形式的原子级Ni催化剂体系：单原子型、纳米团簇型以及单原子-纳米团簇共存型。研究表明，单原子-纳米团簇共存体系在550°C条件下展现出最优异的制氢性能，氢原子利用效率较单原子型提高43.7%，较纳米团簇型提升29.3%，并在连续反应120小时后仍保持良好稳定性。机理研究进一步揭示，Ni单原子有助于促进乙醇分子的吸附与活化，而纳米团簇则在脱氢过程中有效降低反应能垒，证实了两者之间的协同催化效应。

该研究不仅为开发高效制氢催化剂提供了新的理论依据，也为推动生物乙醇重整制氢技术的实际应用开辟新路径。该研究工作得到国家自然科学基金重点项目的支持。

（一审：周小艳 二审：唐潇珺 三审：李殷）