MgH2-活性Al-多元催化剂储氢材料的制备与机理研究

针对镁表面易氧化和氢在其表面解离能垒高，已有工作大多局限在掺杂单一催化剂、普通铝粉等问题，为进一步改善 MgH2 吸放氢性能，在我们前期工作基础上，提出 "MgH2-活性Al-多元催化剂复合储氢材料制备与机理研究"课题。.本项目首次建议将不同来源的低量活性铝和多元催化剂[Nb2O5、TiX3(X=F、Cl)、Zr、C等]同时掺杂到MgH2中，以改善其储氢性能。借助纳米技术、催化、热化学、理论计算等方法与现代仪器手段（XRD、TEM、TG-MS/FTIR等）对其进行研究。探讨活性铝/多元催化剂的种类、制备条件及其掺杂比例对 MgH2吸放氢性能影响；揭示MgH2-Al-多元催化剂体系在吸放氢过程中微观结构变化与储氢性能间的内在联系；通过理论计算推测 MgH2-Al- 多元催化剂体系最可能反应路径及催化机制，为性能优良MgH2 储氢材料的设计与应用提供科学依据。

轻金属氢化物，尤其是MgH2 (具有高的储氢容量，低的价格)，仍然是当前储氢研究的热点之一。本项目研究了MgH2-Li3AlH6 和MgH2-LiAlH4体系的储氢性能，并考察了掺杂添加剂对这两体系储放氢性能的影响。结果表明：这两个体系均能可逆吸放氢。对于MgH2-Li3AlH6体系，TiF2、AlCl3、Nb2O5、NaAlH4及多孔碳材料对该体系的放氢性能均有一定程度的改善。如，4MgH2-Li3AlH6-TiF2和4MgH2+Li3AlH6-AlCl3的起始温度大约在130°C；4MgH2+Li3AlH6-AlCl3-TiF2四元体系的起始放氢温度为91°C。可见，本项目研制的MgH2-Li3AlH6体系的起始放氢温度优于文献值(250°C)。对于MgH2-LiAlH4体系，本项目研制的10MgH2+LiAlH4+K2TiF6 储氢材料的储放氢性能（起始脱氢温度降低到了180 °C；200°C和2Mpa 氢压的条件下可逆吸放氢为4.3 wt%）优于目前文献报道（起始放氢温度250°C；425°C、130 bar H2下可逆吸放氢为3.25 wt%）的性能。对这两个体系的机理研究表明，Li3AlH6和LiAlH4均能产生促进MgH2分解的活性Al。.本项目按原计划认真执行，并完成了原计划制定的任务。目前，发表相关研究论文14篇，其中其中SCI收录论文13篇。发表会议论文5篇；获广西自然科学二等奖1项，辽宁省科学技术三等奖1项；已申请中国发明专利3件，其中授权专利1件；培养博士研究生4人（其中毕业3人，明年春季毕业1人）、硕士研究生7人（其中毕业4人，明年春季毕业3人）。