近日，我校化学与化工学院低碳催化团队杨雨豪副教授在甲醇水液相重整制氢领域取得重要研究进展。团队针对甲醇水液相重整制氢过程中催化剂活性与稳定性难以兼顾、低温下CO选择性高等瓶颈问题，分别提出了“强-弱金属载体相互作用”和“晶面工程调控”策略，显著提升了催化剂的制氢性能。相关研究成果分别发表在催化领域顶级期刊《Journal of Catalysis》和化工领域顶级期刊《Chemical Engineering Journal》上。两篇论文均由我校低碳催化团队与陕西省化工研究院有限公司朱军利高级工程师以及华陆工程科技有限责任公司赵卓雅高级工程师合作完成。我校为第一通讯单位，杨雨豪副教授为第一作者，李小龙副教授为通讯作者。
氢能作为一种清洁、高效的能源，被视为未来能源结构的重要组成部分。然而，氢气的存储与运输安全问题一直是制约其大规模应用的瓶颈。甲醇水液相重整（APRM）技术能够在温和条件下原位产氢，是解决氢能“最后一公里”输送难题的有效途径。但在该反应中，如何开发出在低温下兼具高活性、高稳定性且低CO选择性的金属负载型催化剂，仍是该领域面临的重大挑战。
针对上述问题，团队首先在《Journal of Catalysis》上发表了题为“Enhanced hydrogen production performance and stability simultaneously in aqueous-phase reforming of methanol over Pt/V₂O₃-V₈C₇ based on strong-weak metal support interactions”的研究论文。该研究构建了一种具有“强-弱金属载体相互作用”的Pt/V₂O₃-V₈C₇催化剂。通过一步煅烧法制备了V₂O₃-V₈C₇异质载体，利用Pt与V₈C₇之间的强相互作用锚定金属颗粒抑制烧结，同时利用Pt与V₂O₃之间的弱相互作用保持活性位点。实验结果表明，该催化剂在200℃下的制氢速率达到96.52 mmol·g⁻¹·h⁻¹，且在10次原位循环测试中表现出卓越的稳定性。机理研究进一步揭示，Pt-V₈C₇界面为甲醇分解的活性位点，而V₂O₃表面则促进了水煤气变换反应（WGS），这种协同机制有效解决了催化剂活性与稳定性“倒置”的难题。论文实验工作主要由2022级硕士生冉杰完成。https://doi.org/10.1016/j.jcat.2025.116397
此外，为了进一步降低反应温度并抑制副产物CO的生成，团队在《Chemical Engineering Journal》上发表了题为“Surface-energy-driven facet engineering of MgO(111) for tunable metal–support interaction and site-specific pathways in low-temperature methanol reforming”的研究论文。该研究通过水热-球磨协同策略，成功合成了全暴露(111)极性晶面的MgO载体，并以此构建了Pt/MgO(111)催化剂。DFT计算与实验表征证实，极性(111)晶面能显著增强金属-载体相互作用，优化电子结构。在190℃的低温条件下，该催化剂实现了170 mmol·g⁻¹·h⁻¹的超高制氢速率，同时CO选择性低至0.01%，远优于常规MgO(100)晶面载体。这一成果通过晶面工程精确调控了表面能和反应路径，为燃料电池用高纯氢气的低温制备提供了新的设计思路。论文实验工作主要由2023级硕士生王腾完成。https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.173049
新闻小贴士：
陕西科技大学化工学院低碳催化团队以“碳达峰、碳中和”这一国家重大战略目标为导向，围绕能源化工领域中低碳催化转化过程中的关键科学问题，通过催化原理、催化剂及反应工艺创新，开发新型高效的低碳催化转化技术，包括：（1）CO₂转化与利用（CO₂加氢制合成气、甲醇、甲酸、甲烷和碳酸二甲酯）；（2）氢气安全储运和制备（甲醇重整制氢、氨分解制氢）；（3）新型防腐技术开发与利用（光催化防腐、电化学防腐、新型涂层防腐）；（4）工程放大技术开发。团队主要成员有李小龙、杨雨豪及马永宁。团队成员主持国家自然科学基金2项，省厅级以上项目4项，横向项目15项，在AIChE Journal、I&EC Research、Chem. Eng. J.、Nanophotonics、J. Catal.、Catal. Lett.、ACS Appl. Mater. Interfaces、ACS Appl. Nano Mater.、Langmuir、J. Mater. Chem. C等高水平期刊发表论文50余篇，授权发明专利14件，专利转化3件。
（核稿：黄文欢 编辑：刘倩）
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