当前，氢能作为零碳高效二次能源，具有广阔应用前景，但其储运成本高、能耗大等问题严重制约其规模化应用。氨（NH3）因其储氢密度高、储运便利、易液化且无CO/CO2杂质，被认为是极具潜力的氢载体。然而，氨分解制氢反应属于强吸热反应，其热力学稳定性高、反应动力学缓慢，亟需开发高效催化剂降低其反应能垒。Ru基催化剂凭借其独特的几何构型和电子性质，在氨分解制氢领域展现出突出的催化优势。Ru物种独特的B5位点和优异的电子构型，共同赋予了Ru基催化剂优异的氨分解催化性能，界面工程调控在其中发挥核心作用。
基于此，中国科学院兰州化学物理研究所精细石油化工中间体国家工程研究中心工业催化课题组创新性地在TS-1分子筛骨架中原位构筑Ti空位，精准调控Ru物种的几何和电子结构，为Ru基催化剂设计提供新策略。
表征结果表明，TS分子筛中Ti空位的构筑可调控Ru纳米颗粒的几何构型，提高其分散度和B5位点浓度。更重要的是，Ti空位可增强TS分子筛与Ru物种之间的金属-载体相互作用，优化Ru与TS分子筛之间的电子转移，调控Ru位点的电子结构，并诱导形成更多高活性Ru0-Ov-Ti3+界面。原位DRIFTS结果揭示Ru/d20-TS催化剂上Ti-OH的消耗-再生循环机制，Ti-OH位点作为NH3吸附位点被消耗，Ru位点是活化NHx中间体诱导N-H键断裂的主要活性位点，Ti3+位点作为质子H*受体可诱导催化剂表面Ti-OH的再生，共同建立高效的NH3分解催化循环。DFT计算进一步揭示了Ru0-Ov-Ti3+结构的内在电子性质及其在NH3分解各基元反应中的热力学优势。该工作为未来理性设计高性能NH3分解催化剂提供了重要理论基础。
该研究成果以“Ti-Vacancy-Mediated Construction of Ru0-Ov-Ti3+ Interfacial Sites for High-Performance Ammonia Decomposition”为题发表在Advanced Functional Materials（2026; 0: e75733, https://doi.org/10.1002/adfm.75733）上，博士生何秀姿为论文第一作者，董芳副研究员和唐志诚研究员为共同通讯作者。
上述研究工作得到了甘肃省联合科研基金重点项目、兰州市人才创新创业等项目的支持。
图1.Ru/TS和Ru/d20-TS催化剂的水热合成过程示意图，TS和d20-TS的EPR，以及Ru/d20-TS的EDX mapping、HAADF-STEM、HRTEM表征和B5位点示意图
