近日，中科院大連化學(xué)物理研究所副研究員何騰、研究員陳萍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與廈門大學(xué)教授吳安安、美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Tom Autrey等合作，在儲(chǔ)氫材料研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。 氫以其能量密度高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，一直被認(rèn)為是能量?jī)?chǔ)存和運(yùn)輸?shù)睦硐胼d體。然而，缺乏安全高效的儲(chǔ)氫介質(zhì)被認(rèn)為是氫能應(yīng)用技術(shù)的瓶頸。 為此，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新策略：利用金屬的電負(fù)性差異，修飾有機(jī)儲(chǔ)氫材料的電子性質(zhì)，合成出了一類新穎的有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化儲(chǔ)氫體系——金屬有機(jī)化合物。研究人員利用具有較強(qiáng)供電子性質(zhì)的堿金屬或堿土金屬改性有機(jī)儲(chǔ)氫材料，發(fā)現(xiàn)其環(huán)中電子密度明顯增加，從而有效降低了有機(jī)材料的脫氫焓變。同時(shí)理論計(jì)算表明，通過(guò)選擇不同的金屬，可以可控地調(diào)變材料的脫氫焓變，從而在熱力學(xué)上控制材料的脫氫溫度。這項(xiàng)工作以鈉修飾的苯酚—環(huán)己醇為例，計(jì)算發(fā)現(xiàn)其脫氫焓變可以從64.5kJ/mol-H2降低為50.4kJ/mol-H2；此外，隨著金屬給電子能力增強(qiáng)，環(huán)己醇鈉α位C-H鍵鍵長(zhǎng)增加，二者呈線性關(guān)系，這說(shuō)明材料經(jīng)過(guò)有機(jī)無(wú)機(jī)雜化后，已經(jīng)被活化，并且脫氫過(guò)程中α位C-H鍵優(yōu)先斷裂。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，苯酚鈉—環(huán)己醇鈉體系可以在150攝氏度、商業(yè)催化劑下完成可逆儲(chǔ)氫循環(huán)，將材料溶解于水中進(jìn)行儲(chǔ)氫循環(huán)反應(yīng)后，可以進(jìn)一步將材料的加脫氫溫度降低至100攝氏度以下。這相對(duì)于常見(jiàn)的液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫材料有明顯的降低，該類金屬有機(jī)化合物可以在常溫常壓下存儲(chǔ)和運(yùn)輸氫氣，避免高壓氣罐帶來(lái)的危險(xiǎn)。 |
