探究三聚氰胺海绵搭载Ni3ZnC0.7的应用对MgH2储氢性能的影响及催化机理

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能源科技革命为人类发展提供不竭新动力,开发利用氢能等可再生能源替代化石能源已成为世界各国发展的战略导向。随着储氢技术的发展,具有低成本,理论储氢容量高等优点的Mg基储氢材料被认为是应用前景最佳的储氢材料之一。研究表明掺杂催化剂可显著提高MgH2的储氢能力。 本项目在三聚氰胺海绵(以下简称MS)骨架的表面原位生成了非化学计量比的双金属碳化物Ni3ZnC0.7。并且在制备过程中首次采用“金属凝胶+煅烧”的方式,使得Ni3ZnC0.7在海绵骨架表面成核并原位催化出碳纳米管结构。实验结果表明,MS@Ni3ZnC0.7可以显著提高MgH2的储氢能力。在150℃的条件下,MgH2-2.5wt%MS@Ni3ZnC0.7的储氢容量在200s内就可以达到4.84wt%。并且初始放氢温度也下降到312℃。通过计算,其吸氢反应的激活能为49.38kJ/mol,远远低于纯MgH2的标准值(158kJ/mol)。通过X射线衍射,扫描电镜和透射电镜等表征可以清楚的了解MS@Ni3ZnC0.7在系统的吸放氢过程中是如何发挥催化作用的。Ni3ZnC0.7在催化的过程中与Mg/MgH2发生反应,原位生成的Mg2Ni/Mg2NiH4作为“氢泵”,为系统源源不断的提供了更多更快的氢扩散通道;同时生成的Zn/MgZn2为系统提供了更多的活性点位。三聚氰胺海绵衍生碳在球磨破碎后分散在MgH2颗粒的表面,有效的减少了颗粒聚集,提高了吸放氢过程的循环稳定性。该研究为金属碳化物与多孔聚合物的复合提供了新思路,新方法。