鉬基催化劑用於可持續燃料和化學品製造

鉬（Mo）作為KAUST研究人員研究電化學氫化物轉移催化劑的關鍵成分，基於此，鉬基催化劑使可持續燃料和化學品製造離真正的現實又近了一步。很長時間以來，鉑金一直是電化學氫化物轉移的首選催化劑，這種化學過程有可能製造有價值的化學品或無碳燃料。

然而，由於鉑金是一種既稀缺又昂貴的貴金屬，這種技術的使用受到了嚴重的限制。Magnus Rueping和他的團隊已經證明，鉬，一種更加豐富和實惠的金屬，有可能在這個過程中取代鉑。硫化鉬和其他鉬基催化劑已經成功地表明瞭氫化物轉移電催化的前景，但其高活性的原因，特別是鉬在其中發揮的作用，仍然是個謎。

為了即時看到硫化鉬電催化劑的作用，研究人員使用了一種叫做電子順磁共振光譜（EPR）的方法。Bau補充說：“令我們出乎意料的是，我們能夠在整個過程中捕捉到它的發生。我們能夠捕捉到催化劑的活性狀態。Mo³⁺直接與氫氣結合。”

（圖片來源：Anastasia Serin, KAUST）

“鉬離子直接參與氫化物轉移的過程可能會產生更好的催化劑。如果我們能夠證明鉬是如何負責氫化物轉移活動的一個凝聚性理論，我們就可以專注於改進鉬，使其能夠代替鉑金，也可以開發新的鉬催化劑作為鉑金的更便宜的替代品，”Bau補充道。

這種催化劑的一個潛在用途是通過電化學方法分裂水分子以產生氫氣，氫氣可以作為燃料儲存和運輸。研究人員還證明，該催化劑在改進用於生產綠色化學品的酶生物催化劑方面具有巨大潛力。

酶經常與自然界的載能分子NADH合作，在細胞中催化反應。然而，NADH的價格使其在工業生物催化中不切實際。然而，用電化學方法生產的氫化鉬在生化反應瓶中原地再生NADH時證明是相當有效的。

來自KAUST研究團隊的Magnus Rueping教授表示：“我們對這一過程的效率感到驚訝，它在產生純淨的NADHt同時避免了副產品。鉬基催化劑為通過酶製造可持續燃料和化合物的實現提供可能性。”

（圖片來源：KAUST Team）

文獻參考：Mo³⁺ hydride as the common origin of H₂ evolution and selective NADH regeneration in molybdenum sulfide electrocatalysts, Bau, J. A.等人（2022）《自然-催化》，連接：DOI:10.1038/s41929-022-00781-8。

（文章來源: https://discovery.kaust.edu.sa/en）

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