基于储氢的多晶型多维度Mg2NiH4的可控制备及机理研究
批准号:
51771092
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
朱云峰
依托单位:
学科分类:
E0108.金属能源与环境材料
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘志兵、张纪光、马仲亮、甘德宇、罗世成、徐诚、丁永佳、姚凌隆
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
在金属氢化物储氢领域,Mg2NiH4因具有较高的储氢容量和较快的吸放氢动力学,以及独特的结构和电子特性而倍受青睐。Mg2Ni氢化产物晶型结构的多样性以及其间复杂的相变过程使得多晶型多维度Mg2NiH4的可控制备、结构分析以及储氢性能研究变得更具挑战性,且关于不同低温相的形成机制及其对储氢性能的影响仍然不清楚。本项目提出特定气-固合成技术制备具有不同相组成和微观形貌的镁镍合金氢化物体系,实现多晶型多维度纳米Mg2NiH4的可控制备。深入解析Mg2NiH4同质异构体的微观结构特征及相转变机制,通过对合成工艺与产物相结构、微观形貌以及储氢性能的系统研究,揭示不同低温相的形成机制,以及材料相结构特别是高密度层错和孪晶对储氢性能的影响规律,提出材料结构与储氢性能的关联机制,阐明多晶型多维度纳米Mg2NiH4储氢性能的形貌依赖特性及反应机理,为金属氢化物储氢性能的改善提供理论和实践支撑。
英文摘要
Mg2NiH4 has been widely studied as advance metal hydride owing to its relatively high hydrogen storage capacity, fast hydriding/dehydriding kinetics, peculiar structure and electronic property. However, the diversity in crystal structure and complexity in phase transformation of Mg2NiH4 pose a challenge to the study of polymorphic and multidimensional Mg2NiH4, regarding its controllable preparation, structural analysis and hydrogen storage properties. Moreover, the formation mechanism of different low-temperature (LT) phases and its effect on the hydrogen storage properties are still unclear. In this project, we propose a novel gas-solid-based methodology to prepare Mg2NiH4 with different phase structures and microstructures, and realize the controllable preparation of polymorphic and multidimensional nano-Mg2NiH4. The microstructure and phase transformation mechanism of Mg2NiH4 isomers will get in-depth analysis. The preparation technique, phase structure, microstructure and hydrogen storage properties of Mg2NiH4 will be studied systematically. We aim to reveal the formation mechanism of different LT phases, and the effect of phase structure, in particular high-density stacking faults and twin crystals, on hydrogen storage properties. We will also discover the relation mechanism between material structures and hydrogen storage properties, and demonstrate the morphology-dependent characteristics of hydrogen storage properties and reaction mechanism of polymorphic and multidimensional nano-Mg2NiH4. This study will lay theoretical and practical foundation for the improvement of hydrogen storage properties of metal hydrides.
在镁基氢化物储氢领域,Mg2NiH4由于改善了MgH2的吸放氢动力学性能并保有较高的储氢容量而备受青睐。但其复杂的晶型组成使可控制备多晶型多维度的Mg2NiH4成为国内外研究难点,且关于不同低温相的形成机制及其对储氢性能的影响仍然不清楚;同时,材料的空气暴露稳定性也亟需改善。本项目在申请人前期研究工作的基础上,提出采用燃烧合成-氢化两步合成工艺,通过调控氢化温度、氢化压力和合金球磨时间可控制备出多晶型Mg2Ni合金氢化物;同时以气固法制备镁镍基合金氢化物,寻找不同维度的沉积基体,可控制备多维度、高性能的Mg2NiH4。本项目还系统研究了Mg2NiH4的空气暴露稳定性。研究结果表明:氢化温度、氢化压力和Mg2Ni合金的颗粒尺寸会影响氢化产物的晶型组成。LT1相显示出更好的脱氢性能,脱氢峰值温度约为248 °C,且经实验结合DFT模拟证实,不同晶型结构在湿度较高的环境中性能趋于一致。以酸性水解法制备得到的Ni颗粒作为基底,使用气固法制备的微米-纳米颗粒状Mg2NiH4,展现出优异的储氢动力学性能,其脱氢表观活化能仅为57.2 kJ/mol。气固法制备的一维纳米链状Mg2NiH4也具有优异的脱氢动力学,在245 °C下,样品在100 s内脱氢量可达~2.33 wt.%。短时间球磨的Mg2NiH4表面经过空气暴露会逐渐形成钝化层,可以限制中毒反应,防止活性材料进一步氧化;而表面原位形成的纳米Ni基催化剂则改善了材料的储氢性能,提出了自催化和自保护协同改善Mg2NiH4空气稳定性的新机制。此外,还研究了镍基双金属催化剂对MgH2储氢性能的改善效果,揭示了催化机理。上述研究结果对于高性能镁基氢化物的研究与开发具有重要的参考价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Improved dehydriding property of polyvinylpyrrolidone coated Mg-Ni hydrogen storage nano-composite prepared by hydriding combustion synthesis and wet mechanical milling
氢化燃烧合成湿式机械研磨制备聚乙烯吡咯烷酮包覆镁镍储氢纳米复合材料改善脱氢性能
DOI:10.1016/j.pnsc.2018.01.011
发表时间:2018
期刊:Progress in Natural Science:Materials International
影响因子:--
作者:Yao Linglong;Han Huihui;Liu Yana;Zhu Yunfeng;Zhang Yao;Li Liquan
通讯作者:Li Liquan
Enhanced dehydrogenation properties of LiAlH4-Mg2NiH4 nanocomposites via doping Ti-based catalysts
通过掺杂钛基催化剂增强LiAlH4-Mg2NiH4纳米复合材料的脱氢性能
DOI:10.1088/2053-1591/ab196f
发表时间:2019
期刊:Materials Research Express
影响因子:2.3
作者:Ma Zhongliang;Liu Jiangchuan;Zhao Yingyan;Zhang Jiguang;Zhu Yunfeng;Zhang Yao;Liu Yana;Li Liquan
通讯作者:Li Liquan
Enhancing hydrogen storage properties of MgH2 by core-shell CoNi@C
核壳CoNi@C增强MgH2储氢性能
DOI:10.1016/j.jallcom.2020.158004
发表时间:2021-03-02
期刊:JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
影响因子:6.2
作者:Zhao, Yingyan;Zhu, Yunfeng;Li, Liquan
通讯作者:Li, Liquan
Remarkable Synergistic Catalysis of Ni-Doped Ultrafine TiO2 on Hydrogen Sorption Kinetics of MgH2
Ni掺杂超细TiO2对MgH2吸氢动力学的显着协同催化作用
DOI:10.1021/acsami.8b06865
发表时间:2018
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Zhang Jiguang;Shi Rui;Zhu Yunfeng;Liu Yana;Zhang Yao;Li Shanshan;Li Liquan
通讯作者:Li Liquan
State of the art multi-strategy improvement of Mg-based hydrides for hydrogen storage
最先进的镁基氢化物储氢多策略改进
DOI:10.1016/j.jallcom.2018.12.217
发表时间:2019
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Zhang Jiguang;Zhu Yunfeng;Yao Linglong;Xu Cheng;Liu Yana;Li Liquan
通讯作者:Li Liquan
高活性抗氧化镁镍基氢化物自演变脱氢机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:朱云峰
- 依托单位:
氢化化学气相沉积制备纳米镁基材料储氢性能及机理研究
- 批准号:51471087
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:朱云峰
- 依托单位:
氢化燃烧合成与机械球磨复合制备镁基储氢材料电化学性能研究
- 批准号:51071085
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:36.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:朱云峰
- 依托单位:
新型锶铝基Zintl相合金的结构及储氢机理
- 批准号:50601014
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:27.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:朱云峰
- 依托单位:
国内基金
海外基金















{{item.name}}会员


