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大连化物所物理吸附储氢材料研究取得新进展

2019/10/15 15:46:022113

Li-CMP(0.5 wt% Li)和CMP在77K的氢吸附、脱附等温线

氢能源作为一种零污染、可再生能源日益受到重视，并成为洁净能源研究领域的国际前沿和热点。储氢问题是氢能源领域的一项重要课题。目前储氢研究包括化学储氢和物理储氢两个领域。物理吸附利用微孔材料物理吸附氢分子，因其在特定条件下对氢气具有良好、可逆的热力学吸附、脱附性能而受到广泛研究。提高材料对氢气的吸附作用使氢分子更容易、更牢固地吸附在微孔材料的表面或孔腔中，已成为进一步提高微孔材料储氢量的一条重要途径。最近，中科院大连化学物理研究所邓伟侨所在的研究组及合作者使用锂离子掺杂技术，提高微孔共轭聚合物对氢气的吸附焓从而提高材料的储氢量。理论模拟发现，锂离子在共轭体系上对氢气有增强的吸附作用，可以使氢分子更牢固地吸附在微孔材料中。实验上，通过催化聚合1，3，5-三乙炔苯制备较大比表面积的三维微孔共轭聚合物（CMP）作为吸附载体，其网络结构中的碱性活性基团碳碳叁键吸附锂离子。锂离子有效提高了材料对氢分子的吸附焓。研究表明当锂离子的掺杂比例在0.5wt%时，材料储氢能力最强，对氢气的吸附焓为8.1KJ/mol。该材料在77K和1bar条件下，储氢量高达6.1wt%，刷新了同等条件下的物理吸附储氢的纪录，远远高于碳纳米材料（3.0wt%）和金属框架化合物（2.5wt%）。

该研究工作以通讯形式刊登在近期的《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 3330-3333. DOI:10.1002/anie.200906936），并被选为热点文章。