中科院合成新型有机化合物用作储氢材料

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近日,中科院大连化学物理研究所副研究员何腾、研究员陈萍带领团队与厦门大学教授吴安安、美国西北太平洋国家实验室Tom Autrey等合作,在储氢材料研究方面取得新进展,相关研究成果发表在《德国应用化学》上。

氢以其能量密度高、无污染等优点,一直被认为是能量储存和运输的理想载体。然而,缺乏安全高效的储氢介质被认为是氢能应用技术的瓶颈。

为此,研究团队提出了一种新策略:利用金属的电负性差异,修饰有机储氢材料的电子性质,合成出了一类新颖的有机—无机杂化储氢体系——金属有机化合物。研究人员利用具有较强供电子性质的碱金属或碱土金属改性有机储氢材料,发现其环中电子密度明显增加,从而有效降低了有机材料的脱氢焓变。同时理论计算表明,通过选择不同的金属,可以可控地调变材料的脱氢焓变,从而在热力学上控制材料的脱氢温度。这项工作以钠修饰的苯酚—环己醇为例,计算发现其脱氢焓变可以从64.5kJ/mol-H2降低为50.4kJ/mol-H2;此外,随着金属给电子能力增强,环己醇钠α位C-H键键长增加,二者呈线性关系,这说明材料经过有机无机杂化后,已经被活化,并且脱氢过程中α位C-H键优先断裂。

实验结果发现,苯酚钠—环己醇钠体系可以在150摄氏度、商业催化剂下完成可逆储氢循环,将材料溶解于水中进行储氢循环反应后,可以进一步将材料的加脱氢温度降低至100摄氏度以下。这相对于常见的液态有机储氢材料有明显的降低,该类金属有机化合物可以在常温常压下存储和运输氢气,避免高压气罐带来的危险。

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