尿素分解制氢催化剂研究进展

氢能既是零碳燃料，又是化石能源和可再生能源之间过渡和转换的桥梁。相对于水分解制氢，尿素分解制氢可以实现节能，以及解决尿素环境污染的问题。尿素具有储量丰富、安全性高和低成本等优点，且其理论上分解制氢性能远优于水分解制氢，是未来氢气获取的重要来源之一。尿素氧化反应(UOR)是尿素分解制氢技术的重要半反应，决定了尿素电解池或尿素燃料电池的工作效率。催化剂在UOR反应中起着关键作用，其本征物化性质以及表面性质会显著影响UOR反应动力学，目前大体发展出无基底材料支撑的镍基催化剂、有基底材料支撑的镍基催化剂和非镍基催化剂三类。然而，UOR反应的过电位很高，高于理论值约1 000 m V。UOR反应是一种涉及多质子耦合电子转移步骤的复杂反应过程，其具体的反应机理远非简单的C-N键断裂。贵金属基催化剂具有良好的UOR催化性能，但存在价格昂贵和储量不足的缺点。非贵过渡金属基催化剂则成为研究的焦点，其催化性能可能与贵金属基催化剂相当或超过贵金属基催化剂性能。镍基催化剂成为催化UOR反应的明星材料，目前已发展出金属镍、氢氧化镍、氧化镍、磷化镍、镍金属有机框架材料等大量含镍催化剂。进一步，也发展出Ni-Zn-...