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廣泛應用于制備肥料的NH₃目前在氫能源領域變得日益重要。通常Ni等非貴金屬催化劑的合成氨性能比Ru或Co的合成氨性能更低。

有鑒于此，東京工業大學Hideo Hosono、Masaaki Kitano、西班牙安達盧西亞洛約拉大學Juan Carlos Serrano-Ruiz等報道將CeNi_x合金用于合成氨，發現自發形成的晶化CeN表面層導致CeNi₂比CeNi₅表現具有更好的催化活性（在400 ℃和0.9 MPa，CeNi₂和CeNi₅的催化活性分別為1.012 mmol g^-1 h^-1和0.067 mmol g^-1 h^-1）。

本文要點：

（1）

研究發現，CeN表面層能夠切斷N₂分子，作為第二個催化活性位點，因此增強合成氨的催化活性，使得催化合成氨的性能達到與其他稀土合金類似的水平。

（2）

CeNi₂的催化活性比CeN塊體催化劑的性能高一個數量級，說明Ni作為活化氫氣和氫物種（NH_x）的催化位點起到的關鍵作用。此外，作者發現以氮化物形式存在的Ce對于增強CeNi₂的催化活性非常重要，因為研究發現Ni/CeO₂催化劑的合成氨性能非常低。

參考文獻

Javier Arroyo-Caire, Yihao Jiang, Manuel Antonio Diaz-Perez, Mayra Anabel Lara-Angulo, Masayoshi Miyazaki, Juan Carlos Serrano-Ruiz*, Masaaki Kitano*, and Hideo Hosono*, CeNi_x Alloys as Catalysts for Ammonia Synthesis: Insights on Ni–CeN Surface Layer Formation and Its Impact, ACS Catal. 2023, 13, 15715–15724

DOI: 10.1021/acscatal.3c03654

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.3c03654