硼掺杂和金属修饰碳材料及其形成的复合材料储氢研究

在本项目中，我们通过理论或实验，对金属修饰的碳纳米材料，金属配位氢化物和金属有机骨架材料/共价有机骨架材料这三类储氢材料都进行了设计、研究。研究水平基本接近国际同类研究水平。我们取得的特色研究成果包括：.(1)在金属修饰的多孔材料这一领域：加深了对氢分子与碳硼体系及金属掺杂体系作用的认识。在碳的共轭结构中，掺入硼原子，可以增强其与过渡金属原子之间的相互作用，避免金属团聚，同时增加过渡金属与氢分子之间的相互作用能。但材料的储氢能力与结构之间有很大的关系。我们首次发现，开壳层结构与氢分子之间作用较大，适合在温室下储氢。我们提出最有可能的室温储氢材料为过渡金属修饰的碳骨架材料和COF材料，并设计了两种由石墨烯带与过渡金属Ti形成的骨架材料和一类过渡金属修饰的二维COF材料。另外过渡金属Sc、Ti与乙炔形成的结构，是很好的构建室温储氢材料基础单元。其单体的储氢能力达到14wt%，即使聚合后，储氢能力依然能满足需要。.（2）在金属配位氢化物储氢领域：我们提出了9种金属配位氢化物形成的多组分体系，有可能成为室温储氢材料。首次对二元金属配位氢化物形成的多组分体系进行了研究，并发现了2个储氢能力超过7.2wt%的储氢体系，其有可能作为室温储氢材料。.（3）在MOF材料的实验研究中：我们合成了一种基于In2O3的MOF材料，其在77Ｋ时，储氢量达到200cm3/g。我们观察到了首例具有平面四配位氧原子配合物。.本项目自实施以来，公开发表的论文有30篇，组织了4次会议。先后包括6名博士研究生和15名硕士研究生参加了研究工作，3名青年骨干教师赴海外知名高校、研究机构进行访学研究。项目的实施促进了本学科人才的培养工作，也推动了学科的建设和发展。