Acceptor‐Doped Cerium Oxides Enabling Metallic Nanocatalyst Exsolution for Hydrogen Production From Ammonia

A Andrés López‐García (Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain) E Elena Barrio‐Querol (Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain) Álvaro Represa (Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain) J Jesús Ara (Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain) A Ana B. Hungría (Departamento de Ciencia de Materiales Ingeniería Metalúrgica y Quı́mica Inorgánica Campus Río San Pedro Universidad De Cádiz Puerto Real Spain) D David Catalán‐Martínez (Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain) A Alfonso J. Carrillo (Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain) S Sonia Escolástico (Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain) J José Manuel Serra (Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain)

Abstract

ABSTRACT The development of advanced catalysts with enhanced activity and durability is essential for driving sustainable hydrogen production through ammonia cracking. In this sense, exsolution has gained prominence for generating stable and active nanoparticles socketed into the oxide support with high resistance to sintering. However, challenges remain in expanding these methods to CeO 2 ‐based systems due to the limited solubility of transition metals in fluorite oxides. Here, it is demonstrated that incorporating Gd into the CeO 2 lattice enhances the successful dissolution of Ru and Rh, promoting the exsolution of highly dispersed metallic nanoparticles (∼3 nm), including RuRh alloys. The resulting Ru‐exsolved@Ce 0.8 Gd 0.2 O 2‐δ catalyst exhibits remarkable catalytic activity and long‐term stability in ammonia decomposition for 260 h, outperforming Ru‐impregnated catalysts. In addition, benchmarking against literature values demonstrates that the Ru‐exsolved@Ce 0.8 Gd 0.2 O 2‐δ are among the most active catalysts at 400 °C. This work highlights the potential of lattice modification of CeO 2 ‐based catalytic supports via acceptor doping, resulting in significant metal‐exsolution dispersion and remarkably active catalysts for hydrogen generation via ammonia decomposition, with potential applications that can be expanded to other (electro)catalytic systems.

Article Details

Volume / Issue Vol. 1, Issue 1
Published July 24, 2026
ISSN 1433-7851
Publisher Wiley

Journal Info

Angewandte Chemie International Edition

Wiley

ISSN: 1433-7851 Physical Sciences

Authors (9)

A

Andrés López‐García

Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain

E

Elena Barrio‐Querol

Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain

Álvaro Represa

Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain

J

Jesús Ara

Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain

A

Ana B. Hungría

Departamento de Ciencia de Materiales Ingeniería Metalúrgica y Quı́mica Inorgánica Campus Río San Pedro Universidad De Cádiz Puerto Real Spain

D

David Catalán‐Martínez

Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain

A

Alfonso J. Carrillo

Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain

S

Sonia Escolástico

Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain

J

José Manuel Serra

Instituto de Tecnología Química (Consejo Superior De Investigaciones Científicas ‐ Universitat Politècnica de València) València Spain