MXene在Li-Mg-B-H复合储氢材料性能调控中的应用

【作者】 刘海镇； 罗辉； 卢丽雯； 黄存可； 蓝志强； 郭进；

【机构】 广西大学物理科学与工程技术学院； 省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室；

【摘要】 Li-Mg-B-H复合储氢材料（2LiBH₄+MgH₂）具有较高的重量储氢密度（11.4 wt%）和一定的可逆吸放氢能力,但其吸放氢温度过高（400°C以上）,动力学太慢,循环衰退厉害,严重限制其实际应用。本工作研究了Ti₃CN和Nb₂C两种MXenes对Li-Mg-B-H复合储氢材料性能的改善作用。添加5 wt%的Ti₃CN可以使2LiBH₄+MgH₂的起始放氢温度降低约50°C,在400°C恒温下Li BH₄的放氢诱导期从90 min以上缩短至10 min以内。2LiBH₄+MgH₂+5 wt%Ti₃CN在20个吸放氢循环后的可逆储氢密度位8.3 wt%,容量保持率位93%。Ti₃CN在复合材料吸放氢过程中会部分转化位高分散性的纳米TiB₂,而纳米TiB₂可以作为活性催化剂促进Li-Mg-B-H复合储氢材料动力学和循环性能的提升。添加5wt%Nb₂C的2LiBH₄+MgH₂在400°C恒温下30 min内可放氢9.0 wt%,Li BH₄的放氢诱导期低于5 min。2LiBH₄+MgH₂+5 wt%Nb₂C的首次放氢密度为9.4wt%,第20次的放氢密度为9.3wt%,容量保持率为98.9%。Nb₂C在复合材料的循环吸放氢过程中没有发生明显的物相变化,其独特的层状结构以及活性金属元素是其改善2LiBH₄+MgH₂复合储氢材料性能的重要因素。本工作为理解MXene调控Li-Mg-B-H复合储氢材料性能及其机理提供参考。更多还原