引言

随着社会经济的发展及人类环保意识的日益增强, 人们开始寻找新的能源以代替现有的石化能源。氢能以其清洁、高效无污染、易存储、易运输等优点, 越来越受到人们的青睐[1]。氢是一种理想的载能体, 制氢原料及方法是开发利用氢能的研究重点。氢的制备方法很多, 近年来, 燃料电池氢源技术研究多集中于醇类( 甲醇、乙醇) 制氢、烃类( 甲烷、汽油) 制氢、水电解制氢、硼氢化钠制氢及生物质制氢等, 但是人们始终未能找到一种既节省成本又容易操作且不污染环境的理想的制氢方法。

固态、液体和气态储氢是目前氢气储存技术的三个方法，气态储氢最大储氢量33kg/m3、液态储氢量77kg/m3、固态储氢技术中理论计算最大储氢量150 kg/m3。这三种储氢技术中，气态储氢量较低，且气体压力高（工业界制定了耐受70MPa高压的目标），存在严重的安全问题；液态和固态理论储氢量虽然达到国际能源署( IEA )[2]提出的体积储氢密度大于50 kg/m3的标准，但液态储氢要求20K的低温，这部分能耗成本高，占总成本的50%以上；固态金属储氢材料价格高，释放条件较为复杂，某些储氢材料氢气释放温度达到500℃以上，同样存在高能耗的问题。

甲酸常温常压下是一种密度为1.23g/cm3的液体，运输、加燃料及处理起来很方便，理论储氢量为4.4wt%，是一种很有前景的储氢材料[3,4]；体积储氢密度56.53kg/m3。甲酸的氢气体积储氢密度符合国际标准，且根据目前美国能源部(DOE)[5,6] 车用储氢系统的实际储氢能力大于3.1kg(相当于500km所需的燃料)标准计算，以甲酸为储氢材料的燃料电池汽车储氢设备（相当于现在汽车油箱）体积为58.6L，与我们现在汽车油箱大小相当，这样以来在汽车整体设计、外观等方面均无需做较大改动。

甲酸相比于固态储氢材料具有以下几个优势，在合适的催化剂作用下，甲酸制氢反应条件温和，一般在200℃以下，能耗较低[7]；甲酸本身的原料成本也很低，目前市场价在1500元/吨左右；甲酸分解制氢气的另一个产物是二氧化碳，本气体为大气中原有的气体成分，无毒无害，同时生成的CO2在合适的催化剂作用下又能被氢还原制成甲酸，这样就形成了一种良性的循环系统；甲酸储氢应用与气态和液态氢应用相似，没有固态储氢过程中应用的大量固态金属材料，也必然不存在储氢材料失活造成二次环境污染以

及延伸而来的再利用、回收等诸多问题。

甲酸的分解反应从热力学上分析可知，有三个途径：（1）生成氢气和二氧化碳；（2）生成水和一氧化碳；（3）生成水、二氧化碳和甲醛。

在金属和金属氧化物等固体上的甲酸催化分解反应主要遵循前两个途径。反应（3）很少被检测到。甲酸分解的产物虽是如此简单,然而它所代表的反应则是催化领域中两个十分典型而又常用的反应类型#8212;脱氢和脱水反应。由于在一个催化剂上同时具有脱氢和脱水的功能, 利用甲酸分解研究影响催化剂选择性的各种因素引起了人们的兴趣。

金属碳化物和氮化物作为一类具有很高硬度、良好稳定性和抗腐蚀性的新型功能材料，已经在各种耐高温、耐磨擦和耐化学腐蚀的机械领域得到应用。近年来，这类催化剂的催化性能逐渐为人们所发现，过渡金属碳化物因其独特的电子结构和优良的催化性能而成为新型无机催化材料研究领域的一个热点。正在引起国内外学者的广泛关注。过渡金属碳化物是碳进入过渡金属的晶格形成的一族具有金属性质的间充型化合物。具有特殊的物理、化学性质和表面结构。研究表明，此类材料对于油品的加每精制、脱硫、脱氮同样具有很好的催化活性和选择性，是一种很有应用前景的催化新材料[8]。

钼的碳化物因具有贵金属的某些性质，如较强的解离吸氢能力而被广泛地用于有氢参与的反应，尤其是钼的碳化物比贵金属低廉，且又具有优良的抗硫中毒性能，故碳化钼催化剂颇引人瞩目。由特定的制备工艺制得的碳化钼在很大范围内具有与铂族金属相类似的催化性能，其对烃类脱氢、加氢和异构化均具有催化活性，可与贵金属铂、铱相媲美，因此，被誉为可取代铂族贵金属催化剂的”准铂催化剂”。

1 碳化钼的催化机理