氫能源作為一種零污染、可再生能源日益受到重視,并成為潔凈能源研究領(lǐng)域的國際前沿和熱點(diǎn)。儲(chǔ)氫問題是氫能源領(lǐng)域的一項(xiàng)重要課題。目前儲(chǔ)氫研究包括化學(xué)儲(chǔ)氫和物理儲(chǔ)氫兩個(gè)領(lǐng)域。物理吸附利用微孔材料物理吸附氫分子,因其在特定條件下對(duì)氫氣具有良好、可逆的熱力學(xué)吸附、脫附性能而受到廣泛研究。提高材料對(duì)氫氣的吸附作用使氫分子更容易、更牢固地吸附在微孔材料的表面或孔腔中,已成為進(jìn)一步提高微孔材料儲(chǔ)氫量的一條重要途徑。
最近,中科院大連化學(xué)物現(xiàn)研究所鄧偉僑所在的11T4研究組及合作者使用鋰離子摻雜技術(shù)提高微孔共軛聚合物對(duì)氫氣的吸附焓從而提高材料的儲(chǔ)氫量。理論模擬發(fā)現(xiàn)鋰離子在共軛體系上對(duì)氫氣有增強(qiáng)的吸附作用,可以使氫分子更牢固地吸附在微孔材料中。實(shí)驗(yàn)上,通過催化聚合1,3,5-三乙炔苯制備較大比表面積的三維微孔共軛聚合物(CMP)作為吸附載體,其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的堿性活性基團(tuán)碳碳叁鍵吸附鋰離子。鋰離子有效提高了材料對(duì)氫分子的吸附焓。研究表明當(dāng)鋰離子的摻雜比例在0.5wt%時(shí),材料儲(chǔ)氫能力最強(qiáng),對(duì)氫氣的吸附焓為8.1KJ/mol。該材料在77K和1bar條件下,儲(chǔ)氫量高達(dá)6.1wt%,刷新了同等條件下的物理吸附儲(chǔ)氫的紀(jì)錄,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳納米材料(3.0wt%)和金屬框架化合物(2.5wt%)。
該研究工作以通訊形式刊登在近期的《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 3330-3333. DOI:10.1002/anie.200906936),并被選為熱點(diǎn)文章。
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