水煤氣變換反應（CO+H₂O=CO₂+H₂）可以從水中取氫，是化石能源和生物質制氫以及氫氣純化過程的重要反應，其與水蒸汽重整反應組合是目前廉價制氫的主要工業技術，廣泛應用于合成氨以及油品和化學品的生産過程。同時，随着氫能經濟的發展，氫燃料電池成為重要的新能源應用平台。為防止氫燃料中少量一氧化碳（CO）對燃料電池催化劑的毒化，可采用水煤氣變換反應對氫燃料進行純化。作為一個低溫有利反應，如果能找到可以在較低溫度工作的高效水煤氣變換催化劑，就能在獲得高催化活性的同時獲得熱力學的優勢，這也是與低溫氫燃料電池（工作溫度70-90攝氏度）有效整合的需要。因此，開發在低溫區（<150^oC）同時具有高催化活性和穩定性的水煤氣變換催化劑具有重大意義。

最近，beat365馬丁課題組與大連理工大學石川、美國布魯克海文國家實驗室 Jose A. Rodriguez、中國科學院大學周武、山西煤化所/中科合成油溫曉東等課題組合作，突破以可還原性載體分散貴金屬為低溫變換催化劑的傳統研究思路，利用過渡金屬碳化物熱穩定性好且與被分散金屬有較強相互作用的特點，構建雙功能碳化物負載金催化劑Au/α-MoC：立方相 α-MoC低溫活化解離H₂O，被分散的金促進低溫CO吸附活化，在界面處完成重整反應并生成H₂。該催化劑可将水煤氣變化反應溫度大幅降低至120 ^oC。在空速高達 180,000h^-1的反應條件下，反應活性達到1.05 mol_CO/(mol_Au*s)，較文獻報道提升了一個數量級以上，而CO轉化率超過95%，有效解決水煤氣變換反應低溫條件下高反應轉化率與高反應速率不能兼得的難題。單原子分辨率的球差校正電鏡和吸收譜學研究并結合理論模拟計算表明：在Au與載體碳化钼的強相互作用影響下，Au形成二維層狀納米結構，并形成缺電子中心，這是CO和H₂O的低溫有效活化的關鍵，同時該催化劑在高溫活化和反應條件下表現出優異的結構穩定性。該研究工作構建了新的低溫産氫體系，為氫能經濟的推廣以及氫氣純化過程提供了新的思路。該研究成果以“Atomic-layered Au clusters on α-MoC as catalysts for the low temperature water-gas-shift reaction”為題發表于2017年6月22日的Science上（DOI: 10.1126/science.aah4321）。

http://science.sciencemag.org/content/early/2017/06/21/science.aah4321