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西安交大前沿院科技人员研发出室温氮杂环化合物释放氢气技术

氢能是一种清洁高效的能源。目前工业上主要采用-253摄氏度下的液态氢或700个大气压以上高压氢气进行氢能源的存储和运输。现有技术成本高且存在安全隐患,是氢能源利用技术中的一个关键瓶颈。氮杂环化合物在常温常压是稳定的液体或固体,一分子氮杂环化合物可以通过释放多个氢气分子生成芳香氮杂环化合物,理论上有望应用到储氢材料领域,实现常温常压下安全有效的存储和运输氢气。然而目前的氮杂环脱氢技术主要是通过金属催化进行长时间高温加热实现。

近日,前沿院有机化学中心李洋研究员课题组报道了室温氮杂环化合物释放氢气的新技术, 即通过蓝色LED灯(blue LEDs)和金属钴(Co)协同催化,在室温条件下使得氮杂环化合物顺利释放氢气,得到芳香氮杂环化合物;同时,生成的芳香氮杂环化合物通过金属铱(Ir)催化,通过氢气球或者9.8个大气压(1MPa)的氢气对芳香氮杂环化合物进行氢化再回到初始的氮杂环化合物, 实现了温和条件下克级氮杂环化合物的脱氢和加氢的催化循环,展示了该方法在储氢材料领域的潜在应用,是氮杂环化合物应用到储氢材料领域研究思路的重要突破。

该成果以论文形式发表于国际化学顶级期刊《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 影响因子11.709),论文题目为“Acceptorless Dehydrogenation of N-Heterocycles by Merging Visible-Light Photoredox Catalysis and Cobalt Catalysis”. 论文的第一作者是博士生何科瀚,前沿院为该论文的唯一通讯作者单位。论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201612486/full

李洋研究员课题组目前的研究主要集中在发展高效的脱氢和加氢的催化体系, 应用于脱氢偶联,生物质制氢和储氢材料。课题组链接:http://gr.xjtu.edu.cn/web/liyang79/home

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