開發(fā)出用于液體有機氫載體（LOHCs）脫氫和加氫的高效催化劑對于推進氫的儲存和運輸至關重要。傳統(tǒng)的納米粒子催化劑存在金屬利用率低的問題，而單原子催化劑（SAC）受到孤立活性位點的限制。

基于此，加州大學洛杉磯分校黃昱教授和Philippe Sautet團隊報道了一種異質(zhì)雙原子催化劑，即Pt1-Ga1/CeO2 DAC，其在N-雜環(huán)氫儲存方面表現(xiàn)出極高的活性、選擇性、穩(wěn)定性和可回收性。

圖2-1.. Pt1-Ga1/CeO2催化劑的表征

圖2-2.催化脫氫性能

測試發(fā)現(xiàn)，Pt1-Ga1/CeO2 DAC表現(xiàn)出極高的周轉(zhuǎn)頻率（TOF），在大環(huán)芳烴的脫氫和加氫反應中均優(yōu)于單原子催化劑（SACs）和商業(yè)催化劑（Pt/C）。1, 2, 3, 4-四氫喹啉（THQ）的脫氫反應速率達到了282.0 molTHQ molPt-1 h-1，顯著超過了Pt1/CeO2（195.0 molTHQ molPt-1 h-1）以及Pt/C的速率，且比其高出一個數(shù)量級。

圖2-3.催化加氫性能

此外，Pt1-Ga1/CeO2 DAC在喹啉加氫反應中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性（1133 molQ molPt-1 h-1），而Pt1/CeO2表現(xiàn)極差。原位實驗和模擬表明，動態(tài)形成的Pt-Ga位點對于大分子轉(zhuǎn)化至關重要，其能夠?qū)崿F(xiàn)高效、可逆的氫存儲。這種獨特的異質(zhì)雙原子結構展示了一種推動氫基能源應用的強大策略，并突顯了雙金屬協(xié)同作用在催化劑設計中的重要性。

圖2-4.脫氫機理

圖2-5.加氫機理

In Situ Formed Pt-Ga Hetero Duo-Atomic Catalyst for Efficient Hydrogen Storage in N-Heterocycles. J. Am. Chem. Soc.,2026, https://doi.org/10.1021/jacs.5c18832.