新型双金属复合配位硼氢化物体系的吸/放氢热力学和动力学研究

金属配位硼氢化物是目前高容量储氢材料领域的研究热点，其核心研究问题是如何实现温和条件下的可逆吸/放氢反应并改善反应速率。本项目针对Li+与硼氢配位体[BH4]-间的离子型强键合本质，提出在LiBH4中引入能与硼氢配位体形成共价配位键的高电负性金属M（M=Mg，Al），并设计制备出新型复合配位硼氢化物LiM(BH4)n(M=Mg，n=3；M=Al，n=4)体系，对其在吸/放氢过程中的键合特征、微观结构演变和储氢性能进行系统研究，查明体系的吸/放氢反应机理。探索不同共价配位金属（Mg，Al）对LiM(BH4)n体系组织结构和储氢热力学性能的影响机制，并研究不同过渡金属卤化物催化剂对LiM(BH4)n体系储氢动力学的改性作用及其催化机理。在此基础上，探讨改善此类硼氢化物可逆储氢热力学和动力学性能的有效途径，以降低其吸/放氢温度并提高反应速率，为此类新型复合配位硼氢化物体系的应用开发奠定理论基础。

本项目主要对轻质金属复合配位硼氢化物LiM(BH4)n (M=Mg, Al)储氢体系的吸放氢性能、微观结构和催化作用机理进行研究，查明了制备方法对LiM(BH4)n复合配位硼氢化物的微观结构和储氢性能的影响规律，阐述了LiM(BH4)n体系在吸放氢过程中键合特征、微观结构演变和吸放氢热力学性能的相关性，并揭示其吸放氢反应机理；系统研究了过渡金属卤化物、硼化物和氢化物催化添加剂（NbF5、TiF3、LaF3、CeF3、FeF3, FeCl2, CoCl2, NiCl2, TiB2, NbB2, TiH2, NbH等）对Li-Mg-B-H复合配位硼氢化物吸放氢动力学的改性作用、催化活性组元本质及其催化机理；探索研究了石墨基材料（氟化石墨）对硼氢化物（LiBH4或者NaBH4）储氢热力学和动力学的协同改善作用机制。上述研究成果对于推动新型硼氢化物储氢材料的后续研究和应用开发具有重要的理论依据与实际意义。