水熱法合成的過渡金屬化合物摻雜對Li-Mg-B-H儲氫體系的改性研究.pdf

1、硼氫化鋰(LiBH4)因其18.4wt％的高儲氫容量而被認為是一種有潛力的儲氫材料。但是，LiBH4分子內部的強鍵合作用使其具有較高的熱力學穩(wěn)定性，從而導致放氫溫度過高，吸放氫動力學緩慢，以及吸放氫反應的可逆性較差，因而極大地限制了它的實際應用。
　　針對LiBH4吸放氫性能的改善已經提出了多種解決方法。其中，LiBH4與MgH2復合可構成一個具有較高儲氫容量，吸放氫動力學性能優(yōu)良的可逆儲氫體系。為進一步優(yōu)化該體系的儲氫性能，我們

2、通過水熱反應合成了納米棒狀La(OH)3和ZrO2，以及鈦酸鹽納米管和納米片，并將它們作為催化劑前驅體加入到2LiH+MgB2復合物（2LiBH4+MgH2的放氫態(tài)）中，研究它們對2LiBH4+MgH2復合儲氫材料吸放氫反應的催化效果和機理。
　　納米棒狀La(OH)3的摻雜對2LiH+MgB2的放氫動力學和循環(huán)吸放氫性能有著良好的改善效果。XRD測試結果表明，La(OH)3在第一次吸氫過程中轉化成為LaB6，而LaB6可以作為M

3、gB2的形核中心，從而縮短了MgB2形核的孕育期，加速了第二步放氫反應的進行。
　　納米棒狀ZrO2摻雜的2LiH+MgB2體系表現出更為優(yōu)異的吸放氫動力學性能和循環(huán)穩(wěn)定性。通過XRD，SEM和HRTEM等分析測試發(fā)現，納米棒狀ZrO2在第一次吸氫過程中轉化為5nm大小的ZrB2納米顆粒。由于ZrB2與MgB2具有相同的結構和極相近的晶胞常數，ZrB2納米顆粒成為MgB2極佳的形核劑，因此放氫動力學性能得到了極大的提高。另外，Zr

4、B2納米顆粒在高溫條件下具有很好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，從而保證了ZrO2摻雜的2LiH+MgB2復合物體系具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　此外，我們還通過水熱反應方法制備了鈦酸鹽納米管(TNTs)和鈦酸鹽納米片（TNS），并將二者作為催化劑加入到2LiH+MgB2復合物體系中。結果表明，TNTs和TNS均可顯著改善2LiH+MgB2復合物體系的放氫動力學性能，并且TNTs的催化效果比TNS更好。但TNTs摻雜的2LiH+MgB2復合