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Nature Chem：H2分子以密堆積方式存儲在硼氫化鎂

納米技術(shù) 納米 2024-02-07

多孔材料用于氣體存儲領(lǐng)域目前受到人們的廣泛關(guān)注，但是如何能夠?qū)崿F(xiàn)比較高的存儲容量仍是個非常大的挑戰(zhàn)。

有鑒于此，魯汶大學(xué)Yaroslav Filinchuk、奧胡斯大學(xué)Torben R. Jensen、筑波大學(xué)Michael Hirscher等實用中子散射、氣體吸附、非彈性中子散射、第一性原理等表征技術(shù)，研究鎂硼氫化物的氫氣和氮氣存儲。

本文要點：

（1）

我們研究具有小孔的鎂硼氫化物材料的儲氫和儲氮能力，這種鎂硼氫化物材料具有非常小的孔結(jié)構(gòu)，同時具有非平面結(jié)構(gòu)的負電荷內(nèi)部用于氫氣和氮氣的存儲。

（2）

表征結(jié)果顯示氫氣和氮氣分別吸附在不同位點，Mg(BH₄)₂的H₂吸附容量達到2.33 H₂，N₂吸附容量達到0.66 N₂。氫氣分子以非常高的堆疊方式吸附，并且這種堆疊方式的密度達到液態(tài)氫氣的2倍。我們發(fā)現(xiàn)五元環(huán)氫氣團簇結(jié)構(gòu)的存在，在這種結(jié)構(gòu)中，H₂分子能夠旋轉(zhuǎn)。同時，其他位置的H₂分子具有明確的取向結(jié)構(gòu)，并且與骨架結(jié)構(gòu)之間存在直接相互作用。這項研究工作說明密集堆積氫氣分子能夠在常壓條件穩(wěn)定在小孔材料內(nèi)。