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以MgH2和NaAlH4为代表的轻质储氢材料,具有较高的储氢容量,是目前储氢材料研究的热点。但是较差的吸放氢热力学性能和缓慢的吸放氢动力学性能严重阻碍了其实用化进程。为了降低MgH2和NaAlIH4储氢材料的吸放氢温度,提高其吸放氢速率,改善可逆储氢性能,本文系统研究了Ti3AlC2和Ti3C2的添加对MgH2和NaAlH4储氢性能的影响,揭示了其作用机理。研究了球磨后的MgH2-xwt%Ti3AlC2(x=1、3、5、7、9)复合体系的储氢性能及其机理。研究可知,复合体系的储氢性能与Ti3AlC2的添加量有密切关系。添加7 wt%Ti3AlC2的样品具有较好的储氢性能,196℃开始放氢,随温至350℃时,放出6.9 wt%氢气。在300℃的等温条件下,5 min内放氢量达到5.8 wt%,放氢速率为3.47 wt% min-1,是同等条件下原始MgH2的16.5倍。MgH2-7wt%Ti3AlC2的放氢产物在50 bar氢压下随温至200℃时吸氢6.8 wt%,在200℃等温下可在1 min内吸氢6.3 wt%。热力学与动力学结果表明,添加Ti3AIC2并不能改善体系的热力学性能,但是能显著降低复合体系的放氢反应活化能,改善其动力学性能。进一步XRD分析可知,放氢前后Ti3AIC2不与MgH2发生反应,结构没有改变。研究了Ti3C2的可控制备和球磨后的MgH2-x wt%Ti3C2 (x=1、3、5、7)复合体系的储氢性能及其作用机制。通过HF酸刻蚀剥离Ti3AIC2的方法制备出二维层状Ti3C2,将Ti3C2球磨添加入MgH2,其催化效果优于Ti3AIC2, MgH2-5 wt%Ti3C2样品的放氢温度得到明显的降低,185℃开始放氢,比原始MgH2降低了93℃,300℃等温条件下,1 min内放出氢气6.2wt%。吸氢测试表明,MgH2-5 wt%Ti3C2样品放氢产物在50 bar氢压室温下可以缓慢吸收氢气,在150℃低温下可快速氢化,30s内吸氢量达到6.1 wt%,且复合体系经过10个循环的吸氢容量保持率仍有95%。动力学研究表明,添加Ti3C2的样品的放氢活化能为98.9 kJ mol-1,比原始MgH2降低了36%。进一步XRD和XPS测试发现,Ti3C2与MgH2在球磨过程中发生氧化还原反应,原位生成纳米级的单质Ti,在MgH2体系中起主要催化作用,从而促进复合体系的储氢性能的改善。研究了Ti3C2添加对NaAlH4吸放氢性能的影响及其作用机理。研究发现,NaAlH4-x wt%Ti3C2(x=1、3、5、7、10)复合体系在球磨过程中放出氢气,一部分NaAlH4分解生成Na3AlH6和Al。Ti3C2添加可降低NaAlH4放氢温度,在140℃等温条件下,NaAlH4-7 wt%Ti3C2复合体系在60 min内即可快速放出4.4 wt%的氢气,而原始NaAlH4在同等温度下几乎不放氢。NaAlH4-7 wt%Ti3C2的放氢产物在100bar氢压50℃低温下即可发生氢化反应,随温至150℃时实现完全氢化,吸收量为4.9wt%,经过10个循环后,储氢容量仍有4.8 wt%。动力学结果表明,添加Ti3C2样品的两步放氢反应活化能均发生明显降低。另一方面,Ti3C2的存在也改善了体系的热力学性能,两步放氢反应的焓变均发生降低,第二步放氢反应的热力学改善尤为显著。EDS和XPS结果显示,Ti3C2与NaAlH4在球磨过程中发生反应生成纳米级的单质Ti和Ti3+化合物,均匀分布在基体上,从而改善了体系的储氢性能。