等离子体法制备纳米Li/Mg氨基化合物及其储氢性能研究

本项目将利用热等离子体方法进行Li和Mg的氨基化合物纳米颗粒合成，研究等离子体条件下的纳米Li/Mg氨基化合物的形成过程和机理，等离子体的强弱、活性粒子浓度、分布和能量大小等合成条件与颗粒大小和形貌的对应关系，通过优化合成条件，开发出一种工业化制备这些物质的方法。对于合成出来的Li/Mg氨基化合物纳米颗粒，我们将研究它们的储氢特性，同时研究冷等离子体表面处理和改性、颗粒大小和形态、氢化物纳米颗粒的复合、催化剂添加、同位素取代等因素对纳米Li/Mg氨基化合物的储氢浓度、吸放氢温度和热量、吸放氢气压力平台的影响，结合热力学和动力学的量子计算，从理论上对纳米尺度轻质金属氨基体系的吸放氢性能进行分析，得出吸放氢的机理，寻求突破氨基化合物热力学和动力学屏障，建立它们的储氢新模型。同时期待得到一种新的具有优质储氢性质的材料，满足商业燃料电池汽车的需要，获得一些具有我国知识产权的原创性成果。

按照申请书的计划，我们开展了等离子体合成纳米结构物质规律探索研究，探索了等离子体在纳米结构Li/Mg氨基化合物合成上的工艺和特性，研究了纳米结构Li/Mg氨基化合物的储氢性质。在等离子体合成纳米结构物质上取得了一些突破，成功的合成了Mg@C核-壳结构, Li2NH和Mg(NH2)2纳米空心球氨基化物等一些高容量储氢材料，并深入的研究了等离子体合成中纳米核-壳结构和纳米空心球形成的表面作用和Kirkendall效应。.在此基础上研究了Mg@C核-壳结构, Li2NH和Mg(NH2)2纳米空心球氨基化物的储氢热力学和动力学性质，研究结果表明通过核-壳结构的形成可以有效抑制等离子体合成中Mg纳米颗粒的长大，从而可以有效改善Mg的储氢动力学特性以及循环特性。另外也发现氨基化物Li2NH和Mg(NH2)2的纳米空心球结构可以提高氢气和样品的反应面积和减少氢气扩散距离，从而有效的提高了吸放氢速度和降低吸放氢温度。通过Li2NH与Mg(NH2)2- LiH的复合进一步提高了储氢容量和循环特性。.总之我们很好的完成了申请书上的计划内容，在试验和理论上都取得了一些好的结果。本项目研究共发表SCI收录论文39篇，著书2本，申请中国专利5项，授权专利3项，培养了博士后2名，7个博士和8个学士。