纳米多孔高分子聚合物掺杂的氨硼烷复合材料储氢性能及热力学研究

In regard to the problems of ammonia borane hydrogen storage materials, such as poor thermodynamic and kinetics, toxic byproducts and irreversibility, this project aims to synthesize novel nanoporous polymers-ammonia borane composite hydrogen storage materials. By using nanoporous polymers to activate ammonia borane, promisingly, the hydrogen desorption temperature will be reduced and the harmful species will be inhibited. The influence of fabrication procedure, compound structure, the polymer morphology on the hydrogen storage performance of the composites will be analyzed systematically. By exploring the role of the active catalytic substances, we aim to master the mechanism of the hydrogen desorption and screen the active polymer and the additive（such as metal nanoparticles, halide）.Preferably, we expect to establish the universal method of nanoporous polymers catalytic activation on ammonia borane and understand the relationship between the nanostructures, functional groups type of the polymer and hydrogen storage properties of the composite. Meanwhile, the basic thermodynamics information will be obtained and a theoretical basis will be achieved for the development of the new generation of ammonia borane hydrogen storage materials.

针对氨硼烷储氢材料放氢热力学和动力学性能差、伴随有害副产物产生和不可逆等问题，本申请项目拟开展合成新型的纳米多孔高分子聚合物掺杂的氨硼烷复合储氢材料，利用聚合物及其复合材料对氨硼烷进行催化活化，以期降低氨硼烷放氢温度，抑制有害物种的生成。通过优化多孔高聚物材料的微观结构，系统分析聚合物官能团、纳米掺杂形态等对氨硼烷复合材料储氢性能的影响，探索催化活性物种的作用本质，揭示放氢反应机理，优选出对氨硼烷有显著活化作用的聚合物和添加剂（如金属纳米粒子、金属卤化物等）类别，建立纳米多孔高分子聚合物及其复合材料对氨硼烷催化活化的普适性方法，阐明有机聚合物的组成、结构、官能团类型、形貌、尺寸等理化性质与复合材料吸放氢性能之间的关系，以及氢在材料吸放氢过程中占位与形态变化，并获取相关的热力学基础数据，为发展以氨硼烷为代表的新一代储氢材料奠定理论基础和提供实验依据。

针对氨硼烷储氢材料放氢热力学和动力学性能差、伴随有害副产物产生和不可逆等问题，本申请项目开展了合成新型的纳米多孔高分子聚合物掺杂的氨硼烷复合储氢材料，利用聚合物及其复合材料对氨硼烷进行催化活化，以期降低氨硼烷放氢温度，抑制有害物种的生成。通过优化多孔高聚物材料的微观结构，系统分析聚合物官能团、纳米掺杂形态等对氨硼烷复合材料储氢性能的影响，探索了催化活性物种的作用本质，揭示放氢反应机理，优选出对氨硼烷有显著活化作用的聚合物和添加剂类别，建立了纳米多孔高分子聚合物及其复合材料对氨硼烷催化活化的普适性方法，阐明了有机聚合物的组成、结构、官能团类型、形貌、尺寸等理化性质与复合材料吸放氢性能之间的关系，以及氢在材料吸放氢过程中占位与形态变化，并获取了相关的热力学基础数据，为发展以氨硼烷为代表的新一代储氢材料奠定理论基础和提供实验依据。