Ni已經(jīng)作為用于氨分解的Ru的替代催化劑。然而，因?yàn)镹與Ni表面之間的弱相互作用降低了氨脫氫反應(yīng)的頻率,通常需要高反應(yīng)溫度才能實(shí)現(xiàn)良好的氨轉(zhuǎn)化。

東京工業(yè)大學(xué)Hideo Hosono、Masaaki Kitano等報(bào)道了一種通過(guò)NH^2-介導(dǎo)的Mars-van Krevelen機(jī)制進(jìn)行高效氨分解的CaNH負(fù)載Ni催化劑(Ni/CaNH)。

Ni/CaNH催化劑具有高的氨分解活性。另外，Ni/CaNH-HS具有比原始Ni/CaNH(18 m² g^-1)更高的表面積(39 m² g^-1)，具有優(yōu)異的氨分解活性。

在500°C下，超過(guò)90%的氨在Ni/CaNH-HS 催化劑上轉(zhuǎn)化為N₂和H₂。在氨轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)，Ni/CaNH-HS催化劑的操作溫度比其他負(fù)載Ni催化劑的操作溫度低100°C。

FT-IR光譜與DFT計(jì)算表明，NH₃分子被CaNH表面上NH^2-空位處的兩個(gè)陰離子上的電子有效激活形成NH^2-和NH₂^–兩種中間體，然后Ni納米顆粒促進(jìn)NH^2-空位的再生。

因此，研究結(jié)果表明，NH^2-空位介導(dǎo)的Mars-van Krevelen機(jī)制是開(kāi)發(fā)用于氨分解的高活性Ni基催化劑的關(guān)鍵。

Ammonia decomposition over CaNH-supported Ni catalysts via an NH₂^–-vacancy-mediated Mars-van Krevelen mechanism. ACS Catalysis, 2021. DOI: 10.1021/acscatal.1c01934