碱土金属－铝氢化物吸放氢性能的改善及机制探索

本项目在申请人前期工作的基础上，以碱土金属－铝氢化物M-Al-H（M＝Mg，Ca和Sr）为研究对象，旨在利用元素替代、催化掺杂及与其它轻质储氢材料复合的技术来调控碱土金属－铝氢化物的表面结构和体相结构，从而有效改善其吸放氢的热力学和动力学性能。系统研究元素替代、催化及复合材料体系和工艺对吸放氢性能影响的规律；深入分析元素替代、催化剂掺杂和复合前后以及吸放氢不同阶段体系组成和结构的变化，揭示材料组成、结构和储氢性能之间的内在关系，掌握控制材料性能的关键因素；探索碱土金属－铝氢化物与替代元素、其它轻质储氢材料或催化剂的相互作用机制，从根本上揭示材料微结构的形成机理以及储氢机理。通过以上各方面的系统和深入的研究，为基于碱土金属－铝氢化物的储氢材料的研究和开发提供理论和技术上的支持，并通过材料体系及工艺条件的优化，研制出综合性能优良的碱土金属－铝氢化物基储氢材料。

针对碱土金属–铝氢化物M–Al–H（M＝Mg，Ca和Sr）面向储氢应用存在的关键科学和基础问题，本项目探索了元素替代、催化掺杂及与其它轻质储氢材料复合等手段对其储氢性能影响的规律和机理。在机械力化学合成碱土金属–铝氢化物研究的基础上，通过含氟催化剂（如K2TiF6、KBF4和TiF3等）的添加显著降低了碱土金属–铝氢化物的放氢温度，并揭示了催化剂对碱土金属–铝氢化物放氢的作用机制。构建了多种基于碱土金属–铝氢化物的新型复合储氢体系（如Mg(AlH4)2/LiBH4、Ca(AlH4)2/LiBH4和Sr2AlH7/LiNH2等），并通过材料微结构和放/吸氢反应路径的调控，改善了体系的吸放氢动力学和热力学性能。通过碱金属对碱土金属元素的取代获得了两种新型化合物LiCa(AlH4)3和Sr2LiNH2，并揭示了它们的晶体结构和储氢性能。通过这些研究工作，发表了SCI收录论文5篇，申请了国家发明专利1项，并为含铝络合物储氢材料的研究提供了理论依据。