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雷速体育:梁慧博士Applied Surface Science:调控碳纳米管的活性位点以实现高效储氢

栏目:雷速体育时间:2023-02-24发布:宋明点击:247

作为“零碳”能源,氢能具有非常高的单位质量能量密度,可替代日益枯竭的化石能源和减缓化石燃料使用造成的环境污染。发展可持续的氢能系统是实现“深度脱碳”这一目标的重要途径。氢燃料汽车是最有潜力的氢能应用方向,氢气高效储存和利用是解决能源危机的有效策略。小、轻、安全的储氢材料是当前的重要研究方向,开发新型储氢材料是氢能应用的挑战。

作为一种常见的一维碳材料,碳纳米管(CNT)具有低密度、高比表面积和高导电性的优点。特别是,由于其管道结构和多壁CNT之间的石墨层间隙,负载有金属活性位点的CNT已成为最有潜力的储氢材料。然而,CNT上的固有疏水性和悬挂键会导致CNT的结构不稳定和团聚,实际储氢仍然无法满足人们对车载储氢技术的要求。通常,碳纳米管中氢的扩散速率和吸附能力同时决定了氢的吸附性能。通过调整CNT的电子结构,可以改变CNT和氢分子之间的相互作用,从而减少氢分子和CNT壁之间的摩擦,提高通道中氢的扩散速率。随着吸附氢的增加,氢的扩散更加困难,碳纳米管中氢的扩散和吸附决定了其储氢性能。本研究中,我们跳出传统的极性官能团接枝方式,通过优化氮掺杂碳纳米管(N-CNT)或镍掺杂碳纳米管的表面性能,合成了几种CNT基复合材料,实验结果表明,fg-Ni-CNT-PLLAN-CNT-La2O3具有优异的吸氢性能。因此,这项工作开发了一种提高CNT基材料储氢性能的高效策略。


该项成果以Manipulating active sites on carbon nanotube materials for highly efficient hydrogen storage为题发表在材料化学领域一区期刊Applied surface science上。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.156740



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