原子级Cu–Ov–Ti界面工程调控镍纳米团簇用于强化水合肼脱氢催化
开发用于水合肼（N₂H₄·H₂O）脱氢的高性能、储量丰富型催化剂，由于反应动力学缓慢与活性位点调控不精准，目前仍面临巨大挑战。本文提出一种精细的原子界面工程策略：将铜单原子（Cu SAs）引入TiO₂晶格中，构建Cu–氧空位–Ti（Cu–Ov–Ti）结构基元，并以此为精准调控平台，实现超小镍纳米团簇（Ni NCs）的锚定与电子结构调控。
优化后的Ni/Cu₁-TiO₂催化剂在343 K下表现出优异的催化性能：转换频率（TOF）高达302 h⁻¹，对水合肼脱氢的H₂选择性达100%，优于目前报道的绝大多数无贵金属催化剂。
球差校正高角环形暗场扫描透射电镜（HAADF-STEM）、X射线吸收精细结构（XAS）等表征结合密度泛函理论（DFT）计算表明：Cu–Ov–Ti结构基元可诱发强烈的电子金属–载体相互作用（EMSI），促使电荷从Cu₁-TiO₂载体向Ni纳米团簇显著转移，使Ni的d带中心向费米能级移动。
这种电子调控将决速步N–H键断裂的能垒从1.25 eV降至0.92 eV，从而显著加快整体脱氢动力学。同时，Cu–Ov–Ti界面提供了强空间限域效应，使催化剂在20次循环后仍保持优异稳定性。
本工作证明了将单原子掺杂与界面工程相结合，用于精准调控金属活性位点微环境，在先进能源催化领域具有重要应用潜力。
服务对象 ： 江西教育学院绿色催化重点实验室、江西省绿色氢与先进催化重点实验室、江西师范大学化学与材料学院华能材料与化学氟硅重点实验室
发表时间：2026年8月15日
发表期刊：Applied Catalysis B: Environment and Energy
文章链接： https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.126654
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