报告题目：纳米镁基复合储氢材料的吸放氢机制研究及应用

报告人：邹建新

主持人（邀请人）：蒋青（鄢俊敏）

报告时间：2021年5月13日上午9：30

报告地点：南岭校区机械材料馆209学术报告厅

主办单位：吉林大学材料科学与工程学院、吉林大学汽车材料教育部重点实验室

摘要：

镁基储氢材料具有高的质量和体积储氢密度（7.6 wt%，110g/L，MgH₂），并且镁的自然资源丰富、成本低廉、环境友好，是具有商业应用潜力的高容量储氢材料。然而镁基储氢材料自身稳定的热力学以及迟缓的吸放氢动力学性能导致其放氢温度通常在573 K以上，且镁晶粒易在高温下长大，造成动力学和容量损失，阻碍了其在氢能领域的实际应用。通过构筑Mg/MgH₂@催化剂核壳结构和框架结构纳米限域Mg／MgH₂的是改善镁基储氢材料热／动力学性能的有效方法。采用电弧等离子体法结合后续的表面修饰可制备出以超细镁颗粒为核心，过渡金属或氧化物纳米粒子为催化壳层的复合储氢材料。通过微结构表征、性能测试以及第一性原理计算相结合的方法对核壳结构纳米镁基复合储氢材料进行了研究，结果表明，催化层的氢泵作用是镁颗粒吸放氢动力学提升的主要原因，部分过渡元素如In、Ag可在吸放氢过程中产生固溶/核壳结构结构转变，降低Mg的吸放氢焓值，从而改变热力学性能。采用MXene、MOF及衍生物CoS-NBs作为多功能框架材料，通过湿法浸渍途径装载纳米Mg/MgH₂，成功制备出了纳米限域Mg@MXene、MgH₂@Ni-MOF及MgH₂@CoS-NBs复合物。对纳米限域法制备的复合物体系相组成、微观形貌及吸放氢性能改善机制进行了系统研究，结果表明，框架材料装载纳米镁复合物的吸放氢热力学以及循环性能的提升主要归因于Mg/MgH₂的“纳米尺寸效应”，以及框架材料对纳米镁基材料的“抑制团聚”作用。同时，Mg/MgH₂与框架材料原位反应生成的产物具有催化作用，可提升吸放氢动力学性能。在基础研究的基础上，针对一些具体的应用场景开发了相应的镁基储氢材料并开展了相关的示范应用。

报告人简介：

邹建新，上海交通大学材料科学与工程学院，教授，国家重点研发计划首席科学家。已在Science，Adv Mater，J of Materials Chemistry A，Chemical Engineering J，Acta Mater等国际知名期刊上发表SCI论文140余篇，被他引超过2000次。