同步辐射研究储氢材料结构和机理

氨硼烷（NH3BH3）是一种非常有前景的储氢材料。如何通过化学改性和催化修饰使该材料在温和的条件下具有良好的放氢性能是目前研究的热点。本申请拟利用上海同步辐射光源装置对化学改性和催化修饰氨硼烷得到的新化合物进行结构测定和通过现场原位反应实验研究反应机理，全面了解该类新型储氢材料组成、结构和性能的内在关系，为设计研制其他新型储氢材料提供理论依据和技术支持。

氨硼烷（NH3BH3）含氢量达19.wt%,是一种非常有前景的储氢材料。通过纳米铁催化，氨硼烷可在60C分解放出1mol氢气,同时抑制了反应诱导期，产物发泡，副产物的生成。氨硼烷脱氢反应中Fe催化剂的真实状态是在上海光源BL-14W1线站通过准现场X射线吸收谱研究的。通过金属离子取代氨硼烷（NH3BH3）中氨基上的一个氢改变了氨硼烷的化学组分导致形成了金属氨硼烷化合物。本课题合成了多种金属氨硼烷及其衍生物如Na2Mg(NH2BH3)4，K2Mg(NH2BH3)4，LiNa(NH2BH3)2，Ca(NH2BH3)2•2NH3，Ca(NH2BH3)2•NH3，Mg(NH2BH3)2•NH3，LiNH2BH3•NH3BH3，LiNH2BH3•LiBH4并利用上海光源BL-14B1线站收集了他们的粉末X 射线衍射数据，通过粉末X 射线衍射数据结合量子化学第一原理计算测定了他们的晶体结构。Na2Mg(NH2BH3)4，K2Mg(NH2BH3)4脱氢反应热力学显著改善，反应热为微吸热证实了可逆储氢的热力学可能性。在国际上首先通过金属胺基化合物，金属亚胺基化合物和NH3BH3高能球磨合成金属氨硼烷氨合物。同位素标定实验证明Ca(NH2BH3)2•2NH3是通过NH3BH3转移它N上一个H给Ca(NH2)2的NH2-生成的。通过控制NH3分压, 可以实现Ca(NH2BH3)2•2NH3脱氢反应优先进行, 脱氢反应初始阶段，主要是NH2BH3-的H-和NH3的H+反应，释放出氢气。这些有关通过化学改性和催化修饰氨硼烷及其作为储氢材料应用的研究增长了我们对这类储氢材料物理、化学性质的认知和推动了储氢材料的发展。