近期，美国化学会权威期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（1区，IF 8.456）报道了我院仿酶催化及有机金属催化方向蒋维东教授课题组有关不同含硫盐对系列钴基催化剂催化NaBH4水解脱氢制备纯氢的影响（Efficient Hydrogen Generation from the NaBH4 Hydrolysis by Cobalt-Based Catalysts: Positive Roles of Sulfur-Containing Salts. ACS Appl. Mater. Interf., 2020, 12, 8, 9376-9386）。尽管此工作多年前都有初步结果，但考虑到科学的严谨性以及防止偶然因素影响，并未急于发表成果，而决定由多届学生进行反复验证，终于在2020年新年之际得以发表。研究生张先文为本文第一作者，蒋维东为通讯作者。
该研究原创性研究了含硫盐对不同钴源所制备Co基催化剂催化NaBH4水解产氢的反应性。发现含硫钴盐所制备催化剂具有非常好的催化产氢活性，而不含硫的钴盐所制备催化剂基本没有催化效果。初步估计硫元素起到关键性作用，为此，通过在三种不含硫钴盐制备催化剂过程中外加含硫Na盐，所制备的Co基催化剂显示出非常高的活性，且Na2S的引入产生出比Na2SO4更好的活性提升，产氢速率在优化条件下高达4425mL·min–1·gcat–1。更为奇特是，含硫Na盐的添加阶段对产氢具有截然不同的影响，研究发现：只有在Co基催化剂制备过程中添加含硫Na盐才能大幅提升催化产氢效率，而只在NaBH4催化水解产氢反应过程中添加含硫Na盐对产氢活性基本没有提升。研究认为，在催化剂制备中外加含硫盐使得所制得Co基催化剂应为含硫物相与Co3O4形成的复合物，含硫物种应该在催化剂的形貌、活性物种转化等诸多方面具有积极的促进作用。相反仅催化产氢中添加含硫盐，仅为单纯的物理吸附，并不存在活性物种形成的驱动力，从而并未对产氢速率产生积极的影响。
本研究的亮点之处在于硫元素引入及引入时段对不同钴源所制备Co基催化剂活性具有非常有趣的的调控效应，且本研究所采用的催化产氢操作条件相对温和、催化剂用量比大多数文献报道少。下一步，将进一步优化催化剂，提升其循环性、稳定性，筛选更优的催化剂并进行固载和器件化，同时将其串联应用于不饱和化合物的催化加氢领域。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b22645
