催化剂掺杂对MgH2储氢性能的改进研究

摘要

催化剂掺杂被认为是一种非常有效改善MgH_(2)储氢性能的途径。研究结果表明,过渡金属对氢原子具有很强的亲和力,在氢分子的解离或者氢原子的重组过程中,过渡金属的d电子和氢原子/氢分子轨道上的电子发生转移填充,由此产生的相互作用力促进氢分子的解离和氢原子的重组;掺杂过渡金属氧化物同样可以有效地催化MgH_(2)的吸放氢反应,而且在研磨过程中还可以作为润滑剂和分散剂,防止MgH_(2)颗粒的团聚,细化MgH_(2)颗粒尺寸,加速MgH_(2)的氢解吸动力学,催化MgH_(2)的吸放氢反应;过渡金属卤化物在吸放氢过程与MgH_(2)反应生成的过渡金属氢化物能够促进氢分子的解离和氢原子的扩散、在氢化过程中促进形核、减小吸放氢反应的活化能;金属硫化物或金属氢化物与MgH_(2)在球磨过程中的反应产物具有较高的催化活性,能在一定程度上解决脱氢/氢化动力学缓慢的问题,并且MgS能够提供丰富的成核活性位点。碳基材料的添加,能促进Mg/MgH_(2)相形核,细化颗粒尺寸,改善氢吸咐动力学,然而效果弱于金属基催化剂。但掺杂金属基和碳基复合催化剂,MgH_(2)能同时获得掺杂金属基和碳基催化剂的效果,即脱氢温度和脱氢活化能显著降低,又表现出优异的循环稳定性。