【摘 要】
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氢气作为理想的能源载体受到了广泛关注,它的储存是氢能应用的关键。氢化镁（MgH2）具有储氢容量高、可逆性好和成本低等优点,被认为是最有前途的储氢材料之一,但其吸/放氢动力学性能仍然有待提高。本文通过水热法制备了过渡金属盐,将其作为添加剂来改善MgH2的储氢性能,研究了过渡金属盐增强MgH2吸/放氢性能的微观机制。具体内容如下:采用水热法合成了厚度为1.7 nm的超薄K2Ti8O17纳米带,研究了它
【基金项目】
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钛基MXene及其衍生物增强NaAlH4储氢性能及微观机制,国家自然科学基金,项目编号:51671080；
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氢气作为理想的能源载体受到了广泛关注,它的储存是氢能应用的关键。氢化镁（MgH2）具有储氢容量高、可逆性好和成本低等优点,被认为是最有前途的储氢材料之一,但其吸/放氢动力学性能仍然有待提高。本文通过水热法制备了过渡金属盐,将其作为添加剂来改善MgH2的储氢性能,研究了过渡金属盐增强MgH2吸/放氢性能的微观机制。具体内容如下:采用水热法合成了厚度为1.7 nm的超薄K2Ti8O17纳米带,研究了它对MgH2储氢性能的影响。结果表明,K2Ti8O17能够显著地提高MgH2的吸/放氢性能。MgH2-5 wt%K2Ti8O17的初始放氢温度为189℃,比纯MgH2降低了98℃。MgH2-5wt%K2Ti8O17在280℃下,2.4 min内能快速释放6.6 wt%的氢,在200℃,33s内可快速吸收6.0 wt%的氢。与纯MgH2的活化能(175.3 k J·mol-1)相比,MgH2-5wt%K2Ti8O17的活化能（Ea）降低至116.3 k J·mol-1。微观结构分析表明,K2Ti8O17与MgH2在球磨过程中产生K2Ti8O17-Ov,超薄结构的K2Ti8O17纳米带有利于暴露出丰富的氧空位,K2Ti8O17中稳定存在的氧空位是改善MgH2吸/放氢动力学的主要原因。采用水热法合成了直径为10～300 nm的KNbO3纳米针状样品,测试了添加KNbO3的MgH2样品的储氢性能。结果表明,KNbO3的添加能够有效地改善MgH2的吸/放氢性能。MgH2-5 wt%KNbO3复合材料的初始放氢温度为224℃,比纯MgH2的初始放氢温度降低了63℃。MgH2-5 wt%KNbO3复合材料在280℃下6min内可释放7.15 wt%的氢,在200℃,1.8 min内可吸收6.8 wt%的氢。与纯MgH2相比,MgH2-5 wt%KNbO3复合材料的活化能显著降低至124.7 k J·mol-1。微观机制分析表明KNbO3中的氧缺陷（OV）和Nd为氢的扩散提供了催化活性位点,协同催化了MgH2的吸/放氢性能。图29幅,表2个,参考文献79篇。
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