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来源：计算材料学收集编辑：PDR
自热重整（ATR）是一种生物质乙酸（CH3COOH, HAc）制氢的有效途径，其中镍（Ni）基催化剂因其高活性而成为ATR的理想催化剂，但结焦的形成阻碍了其实际应用。基于此，北京理工大学王宁教授和成都理工大学黄利宏等人报道了利用溶胶-凝胶法制备了一系列以Cr2O3或MgCr2O4为载体的Ni-Mg-Cr催化剂，并在ATR中进行了评价。对比Ni-Cr2O3催化剂，具有MgCr2O4载体的Ni0.25Mg0.75CrO3.5±δ催化剂具有更高的催化性能，乙酸转化率约为100%。此外，在40 h ATR试验中，析氢速率达到2.64 mol-H2/mol-HAc，且没有明显的结焦现象。通过DFT计算，作者研究了CH3COOH在Ni-Cr2O3和Ni-MgCr2O4催化剂上的转化路径和可能的失活机制，构建了一个支撑在Cr2O3(001)和MgCr2O4(111)表面上的Ni4团簇，以下分别称为Ni4-Cr2O3和Ni4-MgCr2O4。在Ni4-Cr2O3和Ni4-MgCr2O4模型中，Ni4团簇中有3个Ni原子直接与各自的载体相互作用，而远离载体的另一个Ni原子可能不同。因此，Ni4-Cr2O3模型有3个独特的吸附位点，而Ni4-MgCr2O4模型有4个独特的吸附位点。在顶面上，Ni4-Cr2O3模型的吸附能为-145.4 kJ mol−1，而Ni4-MgCr2O4模型的吸附能为-201.7 kJ mol−1。这种大的差异可以归因于与Ni(111)表面原子相比，团簇原子更不配位，具有更高的反应性。在团簇的侧面，Ni4-Cr2O3模型的乙酸吸附最稳定的构型为176.8 kJ mol−1，表明反应物分子不能自发吸附在Cr2O3支撑的Ni4的周位。结果表明，Ni4与MgCr2O4载体直接接触的外围位置较好地被乙酸占据，顶部位置也可能被乙酸占据。Interface of Ni-MgCr2O4 Spinel Promotes the Autothermal Reforming of Acetic Acid through Accelerated Oxidation of Carbon-Containing Intermediate Species. ACS Catal., 2023, DOI: 10.1021/acscatal.2c06190.https://doi.org/10.1021/acscatal.2c06190.