|
近日，上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院氫科學(xué)中心的鄒建新教授課題組與鄧濤團(tuán)隊(duì)的鄔劍波特別研究員課題組合作在鎂基儲(chǔ)氫材料領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展。相關(guān)成果以“Visualization of fast “hydrogen pump” in core-shell nanostructured Mg@Pt through hydrogen-stabilized Mg3Pt”為題，發(fā)表在能源類國(guó)際頂級(jí)期刊Journal of Materials Chemistry A（IF=10.733）上。該工作以Mg基儲(chǔ)氫材料為對(duì)象，研究了Pt納米催化劑包覆對(duì)Mg儲(chǔ)氫性能的影響，通過原位TEM觀察MgH2放氫過程，結(jié)合DFT理論計(jì)算，深入研究了過渡金屬納米催化劑對(duì)鎂儲(chǔ)氫的“氫泵”作用機(jī)理，這對(duì)先進(jìn)鎂基儲(chǔ)氫材料的設(shè)計(jì)與制備具有重要的理論指導(dǎo)意義。
圖2 氫化后Mg@Pt的TEM圖、原位放氫過程（g）及XRD圖譜（h） 鎂基儲(chǔ)氫材料是非常有應(yīng)用潛力的固態(tài)儲(chǔ)氫介質(zhì)，其儲(chǔ)氫密度高（7.6 wt% H2）、環(huán)境友好、資源豐富。然而熱力學(xué)穩(wěn)定（ΔH =-75 kJ mol-1H2）和放氫動(dòng)力學(xué)緩慢（放氫溫度~ 300 oC）以及在空氣中易被氧化這些缺點(diǎn)限制了它的實(shí)際應(yīng)用。該研究通過電弧等離子體法和固相反應(yīng)法制備得到了以二十面體Mg顆粒為核心、納米Pt均勻分布在Mg表面的具有核殼結(jié)構(gòu)的Mg@Pt納米復(fù)合材料，顯著提升了Mg的吸放氫性能（圖1）。采用高分辨透射電鏡(HRTEM)觀察了Mg@Pt的微結(jié)構(gòu)，并原位觀察了MgH2/Pt復(fù)合材料的放氫過程。結(jié)果表明，吸氫過程中，Mg顆粒上的Pt具有明顯的“溢流作用”，可以通過分解氫分子來改善Mg的吸氫動(dòng)力學(xué)性能；繼續(xù)吸氫后，Pt轉(zhuǎn)化為H穩(wěn)定化的Mg3Pt（圖2）。DFT計(jì)算和原位TEM觀察表明，在放氫過程中，H穩(wěn)定化的Mg3Pt在MgH2放氫的過程中扮演了“氫泵”角色，當(dāng)MgH2完全放氫后Mg3Pt再次轉(zhuǎn)化為Pt。通過這種作用，MgH2/Pt復(fù)合材料的放氫性能得到了改善。這種采用透射電鏡原位直觀展示“氫泵”作用的方法，為研究鎂基儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫機(jī)理提供了一種新的手段。
圖3 核殼結(jié)構(gòu)Mg@Pt納米復(fù)合材料的吸放氫過程機(jī)理圖 本論文第一作者為上海交通大學(xué)博士生盧翀和馬艷玲，通訊作者是鄒建新教授和鄔劍波特別研究員。該研究成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（51771112、21875137、51521004、51420105009）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018YFB1502104）、上海市基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目No.14JC1491600、上海市教委“曙光學(xué)者”項(xiàng)目、上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心以及上海交通大學(xué)超級(jí)計(jì)算機(jī)中心的計(jì)算資源等的資助與幫助。 聲明：以上所有內(nèi)容源自各大平臺(tái)，版權(quán)歸原作者所有，我們對(duì)原創(chuàng)作者表示感謝，文章內(nèi)容僅用來交流信息所用，僅供讀者作為參考，一切解釋權(quán)歸鎂途公司所有，如有侵犯您的原創(chuàng)版權(quán)請(qǐng)告知，經(jīng)核實(shí)我們會(huì)盡快刪除相關(guān)內(nèi)容。
|
2025年4月11日，由亞洲金屬網(wǎng)主辦的第十三屆國(guó)際鎂業(yè)峰會(huì)在福建...詳情
在全球制造業(yè)智能化、綠色化轉(zhuǎn)型的浪潮下，伊之密股份有限公司（...詳情
為積極響應(yīng)國(guó)家“碳達(dá)峰、碳中和”（以下簡(jiǎn)稱“雙碳”）戰(zhàn)略號(hào)召...詳情
周初鎂市簡(jiǎn)述2025.4.21日新的一周開市，國(guó)內(nèi)鎂錠市場(chǎng)整體穩(wěn)定。...詳情
掃一掃關(guān)注我們
請(qǐng)發(fā)表評(píng)論