Highly efficient hydrogen production from hydrolysis of ammonia borane over nanostructured Cu@CuCoOx supported on graphene oxide

氨硼烷 催化作用 石墨烯 水解 氧化物 制氢 化学 硼烷 氨生产 无机化学 化学工程 纳米技术 材料科学 有机化学 工程类
作者
Jinlong Li,Xueying Ren,Hao Lv,Yingying Wang,Yafei Li,Ben Liu
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:391: 122199-122199 被引量:82
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.122199
摘要

Designing highly efficient and cheap nanocatalysts for room-temperature hydrolysis of ammonia borane (AB) is of great significance for their real application in hydrogen (H2)-based fuel cells. Here, we report a kind of noble metal (NM)-free hybrid nanocatalysts composed of heterostructured [email protected]x nanoparticles and a graphene oxide support (denoted as [email protected]x@GO) and demonstrate their high catalytic performance toward the hydrolysis of AB. By rationally controlling synthetic parameters, we find that optimum Cu0.3@Cu0.7CoOx@GO achieves a superior catalytic activity with a turnover frequency of 44.6 molH2 molM−1 min−1 in H2O and 98.2 molH2 molM−1 min−1 in 0.2 M NaOH, better than most of previously reported NM-free nanocatalysts. This catalyst also discloses a very low activation energy (Ea) of 35.4 kJ mol−1. The studies on catalytic kinetics and isotopic experiments attribute the high activity to synergistically structural and compositional advantages of Cu0.3@Cu0.7CoOx@GO, which kinetically accelerates the oxidative cleavage of OH bond in attacked H2O (the rate-determining step of the hydrolysis of AB). This study thus provides an opportunity for rational design of cheap NM-free nanocatalysts for H2 production from chemical H2-storage materials.
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