改性石墨烯對LiBH4儲氫性能的影響.pdf

1、LiBH4因具有高的儲氫容量(18.5 wt.％)而受到廣泛關(guān)注。然而，由于其熱力學(xué)性質(zhì)過于穩(wěn)定、吸放氫過程緩慢，限制了它在儲氫領(lǐng)域中的應(yīng)用。本文以三種改性石墨烯為添加劑，通過機械球磨法制備了LiBH4的儲氫復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)與儲氫性能之間的關(guān)系，并探究了吸放氫過程的反應(yīng)機理。
　　通過氫氣熱還原法制備了還原性石墨烯(rGO)，將其與LiBH4球磨制備LiBH4–20 wt.%rGO的儲氫復(fù)合材料。rGO的加入使Li

2、BH4的初始放氫溫度降低了103.5℃，放氫活化能降低了19.26 kJ/mol。在400℃時，該復(fù)合材料在3600 s后可以放出3.98 wt.%的氫氣。在5 MPa氫壓下，該復(fù)合材料在3600 s內(nèi)能夠吸收4.86 wt.%的氫氣。經(jīng)過5次吸放氫循環(huán)，其吸氫量仍高達首次吸氫量的72.8%，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)吸氫性能。綜合實驗結(jié)果和理論分析，LiBH4儲氫性能的改善主要是由于rGO的微觀限域與異相形核作用，并且原位生成的Li3BO3起到

3、了催化的作用。
　　通過水熱法制備了三維多孔結(jié)構(gòu)的氟化石墨烯(FG)，LiBH4–20 wt.%FG的復(fù)合材料其初始放氫溫度為204℃，比純LiBH4降低了120℃，其放氫活化能也顯著降低。在400℃時，該復(fù)合材料在3600 s內(nèi)能夠放出3.91 wt.%的氫氣。經(jīng)過4次吸放氫循環(huán)后，仍具有較快的吸氫速率和高的的吸氫容量。LiBH4儲氫性能的改善主要歸因于FG的納米修飾效應(yīng)和F–的功能化作用。
　　通過水熱法制備了鑲嵌Fe3

4、O4納米粒子的石墨烯薄片(Fe3O4@G)，LiBH4–20 wt.%Fe3O4@G的復(fù)合材料在74℃開始放氫，放氫活化能降低為102.02 kJ/mol。在400℃時，該復(fù)合材料在3600 s后能夠放出3.84 wt.%的氫氣。同時也表現(xiàn)出優(yōu)異的吸氫速率和容量，在400℃時能吸收5.47 wt.%的氫氣。經(jīng)過5次吸放氫循環(huán)后，依然可以吸收3.73 wt.%的氫氣。石墨烯薄片的分散作用及放氫過程中原位生成的Li3BO3和Li5FeO4共