氨硼烷（NH₃BH₃，AB）因氫含量高（19.6 wt%）且常溫穩定，是理想的儲氫材料；

然而，其催化甲醇解制氫的大規模應用受限于甲醇脫氫動力學遲緩，尤其吸附與活化步驟尚未被清晰區分與系統研究，阻礙了高效催化劑的開發。

2025年10月26日，浙江大學陳立新、肖學章在國際知名期刊Advanced Functional Materials發表題為《Rare-Earth-Induced Charge Polarization in Medium-Entropy Alloy Driving Fast Hydrogen Generation》的研究論文，Fei Chu為論文第一作者，陳立新、肖學章為論文共同通訊作者。

在本文中，作者提出了稀土誘導電荷極化策略，在CuCoNi中熵合金（MEA）中引入強給電子稀土元素，構建顯著原子間電荷差異：帶正電La原子通過靜電作用優先吸附O原子，帶負電Cu/Co/Ni原子向H自由基供電子促進其解離，實現“吸附-活化”協同，顯著提升AB甲醇解制氫效率。

優化后的CuCoNiLa_0.3/C MEA納米催化劑在30 °C下周轉頻率（TOF）達到147.9 mol_H2 mol_cat^-1 min^-1，較CuCoNi/C（98.1 mol_H2mol_cat^-1 min^-1）大幅提高，為設計高效AB甲醇解催化劑提供了可靠策略。

圖1：氨硼烷甲醇解高性能催化劑的設計策略與元素篩選。（a）AB甲醇解速率決定步驟（RDS：CH₃OH吸附與活化）的能量變化示意圖，象限圖給出高效催化對應的ΔG_ads與ΔG_act最優區間；（b）電荷極化原子與甲醇分子間特異性靜電吸引示意；（c）電子遷移機制圖；（d）費米能級隨遷移電子數變化示意圖；（e）CuCoNiX（X=V、Cr、Nb、Mo、Ta、W、La、Ce）四元MEA體系中摻雜元素的平均原子電荷；（f）CuCoNiLa MEA電荷極化模型示意。

圖2：CuCoNiLa₁/C與CuCoNi/C催化劑的結構表征。（a）不同CTS溫度制備的CuCoNiLa₁/C催化劑的XRD譜圖；（b）CuCoNi/C與CuCoNiLa₁/C催化劑的XRD對比；（c-d）690 °C制備的CuCoNi/C與CuCoNiLa₁/C催化劑的HRTEM圖；（e-h）不同CTS溫度制備的CuCoNiLa₁/C催化劑的XPS譜圖。

圖3：不同CTS溫度制備的CuCoNiLa₁ MEA納米顆粒催化劑的HAADF-STEM圖、粒徑分布圖及EDS元素分布。（a）505 °C；（b）690 °C；（c）815 °C。

圖4：氨硼烷甲醇解催化性能。（a-b）505、690與815 °C制備的CuCoNiLa₁/C MEA納米顆粒催化劑的產氫曲線及對應TOF值；（c-d）CuCoNiLa_x/C-690 MEA納米顆粒首次與第5次循環的產氫曲線及對應TOF值；（e）ΔS_mix、F_act及ΔS_mix*F_act與TOF和穩定性的關系。

圖5：氨硼烷甲醇解反應動力學。（a）不同AB用量下的產氫曲線，內圖為ln(r)對ln(n_AB)的關系圖；（b）不同催化劑用量下的產氫曲線，內圖為ln(r)對ln(m_cat)的關系圖；（c-d）CuCoNiLa_0.3/C與CuCoNi/C MEA納米顆粒催化劑在不同反應溫度下的產氫曲線，內圖為計算得到的表觀活化能（E_a）。

圖6：CuCoNi與CuCoNiLa MEA催化劑的理論研究。（a）FCC單相CuCoNi與CuCoNiLa_0.3 MEA中Cu、Co、Ni、La原子的平均原子電荷及對應結構模擬模型；（b）甲醇在CuCoNi與CuCoNiLa_0.3 MEA催化劑不同位點的吸附能；（c）模擬過程中CH₃OH吸附至催化劑的時間-距離曲線，內圖為不同時刻結構模型；（d）CuCoNi/C與CuCoNiLa_0.3/C MEA催化劑在吸附、活化及脫氫過程中的能量變化；（e）CuCoNiLa_0.3 MEA催化劑性能優化機制。

綜上，作者提出了“稀土誘導電荷極化”新策略，在CuCoNi中熵合金中引入La，使甲醇吸附與活化位點電荷分離，協同加速氨硼烷甲醇解氫生成，實現周轉頻率（TOF）達到147.9 mol_H2 mol_cat^-1 min^-1，顯著優于無La催化劑。

該機制為設計高效非貴金屬產氫催化劑提供通用思路，對氫能存儲與現場供氫系統具有重要應用前景。