近日，我院孙志强教授团队在国际权威期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上发表了题为“单原子和纳米团簇协同催化促进生物乙醇活化与脱氢”（Concerted catalysis of single atom and nanocluster enhances bio-ethanol activation and dehydrogenation）的研究论文。孙朝副教授为论文第一作者，孙志强教授、英国卡迪夫大学Graham J. Hutchings教授为共同通讯作者，中南大学能源科学与工程学院为第一署名单位和通讯单位。
氢能因具有高能量密度和清洁环保性，被认为是未来最具潜力的新兴能源之一。生物乙醇水蒸气重整利用可再生生物质资源高效制取氢气，有助于减少对化石燃料的依赖。然而，乙醇制氢目前仍面临催化剂活性不足、稳定性差及成本控制难等多重挑战。
在异相催化领域，单原子催化剂和纳米团簇催化剂因其高活性和原子利用率受到广泛关注，但两者共存特性及其潜在协同效应尚不明确。该研究以Mo2TiAlC2为载体，构建了单原子、纳米团簇以及单原子-纳米团簇共存的三种原子级Ni催化剂体系，研究发现单原子-纳米团簇共存体系展现出更优异的制氢性能，在550°C条件下，其氢原子利用效率较单原子提高了43.7%，较纳米团簇提升了29.3%，并在连续反应120小时后仍保持良好的稳定性。机理研究表明，在共存体系中，Ni单原子促进了乙醇分子的吸附与活化，而纳米团簇则有效降低了脱氢反应的能垒，揭示了单原子与纳米团簇间的协同催化效应。该成果为高效制氢催化剂的设计提供了新的思路。
该研究工作得到了国家自然科学基金重点项目（52436006）和面上项目（52476144）的资助，标志着我院在高水平论文发表上取得新突破，有力支撑了学院的“双一流”建设和国际学术声誉提升。
（一审：孙朝 二审：罗雨蕾 三审：李海龙）
