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在镁基储氢材料中,MgH2和2LiBH4-MgH2复合材料因具有较高的储氢容量(理论储氢容量分别达7.6 wt.%和11.5 wt.%)而倍受关注。然而,可逆吸/放氢温度较高和吸/放氢动力学性能较差等缺点,限制了它们的实际应用。本文以金属硫化物和钛酸盐化合物作为添加剂,通过机械球磨法制备了一系列镁基复合储氢材料,研究了复合材料的储氢性能和微观结构,并探讨了复合材料的吸/放氢反应历程及添加剂在吸/放氢过程中的作用机理。研究发现,添加Li2S和过渡金属硫化物TMS(TMS=MnS、WS2、CoS2)能够有效改善MgH2的储氢性能。纯MgH2在473 K下21 min内的吸氢量为2.09 wt.%,573K下的放氢量为0.17 wt.%,而添加20 wt.%的Li2S、CoS2、WS2和MnS复合材料在相同条件下的吸氢量分别达到了2.36 wt.%、4.11 wt.%、4.38 wt.%和4.63 wt.%,放氢量分别达到0.34 wt.%、0.47 wt.%、0.94 wt.%和1.23 wt.%,使MgH2的初始放氢温度分别降低了39 K、82 K、123 K和138 K。球磨过程中原位生成新的活性物质MgS、W、Mn和CoMg2H5对MgH2的吸/放氢过程有催化作用。对MgH2+20 wt.%MTiO3(M=Mg、Ba)复合材料研究发现,添加MgTiO3与BaTiO3后MgH2的储氢性能都有了明显提升。在473 K时,纯MgH2在473 K下的吸氢量和623 K下的放氢量分别为2.09 wt.%和2.39 wt.%,而MgH2+20 wt.%MgTiO3与MgH2+20 wt.%BaTiO3复合材料在相同条件下的吸/放氢量则分别达到了4.27wt.%、3.65 wt.%和3.73 wt.%、3.34 wt.%。添加MgTiO3与BaTiO3后MgH2的初始放氢温度分别下降了140K和102 K,放氢反应活化能Ea分别降低了20.50 kJ·mol-1和55.64 kJ·mol-1。金属硫化物Li2S和MoS2能显著改善2LiBH4-MgH2复合材料的储氢性能。TG-DSC测试结果表明,加入20 wt.%的Li2S和MoS2能使2LiBH4-MgH2的初始放氢温度从319oC分别降至295oC和206oC,放氢控速步骤反应活化能分别降低了10.55 kJ·mol-1和34.49 kJ·mol-1。添加的Li2S并未参与反应,主要对体系中的MgH2吸/放氢反应起到了催化作用。而MoS2则与LiBH4发生反应,大幅降低了体系的初始放氢温度,同时原位生成的MoB2和Li2S不但能够催化复合材料放氢的第一步反应即MgH2的分解,同时对放氢第二步反应即Mg与LiBH4之间的反应起到了共同催化作用。向2LiBH4-MgH2体系添加20 wt.%的MTi O3(M=Mg、Ba)能使其初始放氢温度分别降低47oC和58oC,在350oC下21 min内的放氢量从0.71 wt.%分别提高到1.12wt.%和1.63 wt.%,吸氢量从3.30 wt.%分别提高到3.58 wt.%和3.82 wt.%,体系的放氢控速步骤反应活化能降低了31.41 kJ·mol-1和10.93 kJ·mol-1。钛酸盐化合物MTiO3(M=Mg、Ba)能明显改善2LiBH4-MgH2体系的储氢性能,其原因是MTiO3在复合材料球磨或放氢过程中与LiBH4发生了反应,原位生成了TiO2、Mg2TiO4、BaB6等中间产物,不但促使LiBH4失稳而分解放氢,而且对复合材料吸/放氢过程都具有催化作用。