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氨硼烷水解制氢催化剂的研究进展

材料导报 2023年第17期37卷 16-27页

作者：韦秋红褚海亮夏永鹏邱树君温鑫徐芬孙立贤桂林电子科技大学材料科学与工程学院广西电子信息材料构效关系重点实验室广西桂林541004

近年来,氢能已成为全球公认的清洁能源之一,氢能的高效利用有利于缓解能源短缺和环境污染等问题。在适当的催化剂作用下可以实现氨硼烷(NH3BH3,AB)水解反应的可控放氢,其因具有反应条件温和、环境友好等特点而备受关注,选择高活性的催... 详细信息

近年来,氢能已成为全球公认的清洁能源之一,氢能的高效利用有利于缓解能源短缺和环境污染等问题。在适当的催化剂作用下可以实现氨硼烷(NH3BH3,AB)水解反应的可控放氢,其因具有反应条件温和、环境友好等特点而备受关注,选择高活性的催化剂是提高氨硼烷水解制氢效率的关键。本文介绍了氨硼烷的结构、性质及合成方法,综述了氨硼烷水解制氢催化剂的最新研究进展,介绍了催化剂的分类及特点,指出了该领域中面临的挑战和未来研发重点。

关键词：氨硼烷水解制氢催化剂

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析氧反应中的磁增强效应与研究进展

科学通报 2023年第15期68卷 1917-1926页

作者：胡浩攀卢俊铭孙立贤徐芬黄鹏儒彭洪亮邹勇进褚海亮张焕芝桂林电子科技大学材料科学与工程学院广西新能源材料结构与性能协同创新中心广西电子信息材料构效关系重点实验室桂林541004

利用可再生能源产生的电能来电解水制氢,可有效解决可再生能源供应不稳定和分布不均匀的问题,有利于早日实现碳中和目标.然而,在电解水过程中,阳极发生的析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)具有缓慢的动力学反应过程,严重制约了... 详细信息

利用可再生能源产生的电能来电解水制氢,可有效解决可再生能源供应不稳定和分布不均匀的问题,有利于早日实现碳中和目标.然而,在电解水过程中,阳极发生的析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)具有缓慢的动力学反应过程,严重制约了电解水的速度和效率.前期,研究者希望寻找合适的催化剂以提高电解水反应速率.后来,研究发现催化剂活性和稳定性之间存在矛盾.近年的研究表明,通过在电催化过程引入外磁场,可以在保证稳定性的前提下,有效提高其电催化性能.而磁场对OER过程存在几种增效机理,主要包括磁热效应、磁流体动力学效应、自旋选择效应,实际反应中往往存在协同作用.本文总结有关机理,并简要介绍磁场增强OER过程相关的研究进展.最后,对外磁场在OER过程的进一步应用进行了展望.

关键词：析氧反应磁场增强电催化自旋选择效应磁流体动力学效应磁热效应

Nb-Ti-Fe渗氢合金成分优化设计和氢传输性能研究

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材料导报 2022年第18期36卷 110-115页

作者：葛晓宇闫二虎陈运灿黄仁君程健王豪刘威褚海亮邹勇进徐芬孙立贤桂林电子科技大学广西信息材料重点实验室中南大学粉末冶金国家重点实验室

目前，围绕ⅤB族金属(Nb、V和Ta)及其合金开发廉价和高渗氢性能的合金膜材料成为研究的热点。基于此，本工作围绕Nb-Ti-Fe渗氢合金体系，即NbTiFe和NbTiFe(x=0,5,10)合金，开展了一系列研究。首先通过SEM、EDS和XRD等对其显微结构特征... 详细信息

目前，围绕ⅤB族金属(Nb、V和Ta)及其合金开发廉价和高渗氢性能的合金膜材料成为研究的热点。基于此，本工作围绕Nb-Ti-Fe渗氢合金体系，即NbTiFe和NbTiFe(x=0,5,10)合金，开展了一系列研究。首先通过SEM、EDS和XRD等对其显微结构特征进行了表征；在此基础上，利用氢渗透测试仪和Devanathan-Stachurski型电解池测量上述合金的氢传输性能，如氢渗透、氢扩散和氢溶解性能；最后阐明了合金成分、组织、氢传输性能之间的本征关系。研究结果表明，六种Nb-Ti-Fe三元合金均具有双相结构特征，即由TiFe相和α-Nb相组成，尽管个别成分中含有少量的NbFe相。此外，上述合金中，随着Ti/Fe比率的升高(即x值↑),共晶相体积分数增大，相反，初生TiFe相含量减少，伴随上述变化，合金的氢渗透性能变好，但抗氢脆性能变差，上述结果进一步证实了组织中的初生TiFe相和共晶相起抗氢脆作用，而α-Nb固溶体相起渗氢作用。NbTiFe合金在673 K下具有最优的渗氢性能，即：其氢渗透系数为3.28×10mol Hm·s·Pa,是相同实验条件下纯Pd的2.1倍。上述结果还远高于文献报道中的NbTiFe(2.9×10mol Hm·s·Pa)。本工作证实了成分优化设计可以很好地调控合金的显微组织结构，进而获取综合性能良好的Nb-Ti-Fe渗氢合金。

关键词： Nb-Ti-Fe合金显微组织氢渗透性能氢扩散性能

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纳米限域的储氢材料

化学进展 2013年第1期25卷 115-121页

作者：邹勇进向翠丽邱树君褚海亮孙立贤徐芬广西信息材料重点实验室桂林电子科技大学桂林541004 中国科学院大连化学物理研究所大连116023 辽宁师范大学化学化工学院大连116029

氢能作为洁净、理想的二次能源,已受到世界各国的广泛关注。然而,氢的储存技术仍然是制约氢能商业化应用的关键技术。利用储氢材料进行储氢被认为是一种安全、高效的固态储氢方式。因此,开发新型高容量的储氢材料与储氢技术成为氢能领... 详细信息

氢能作为洁净、理想的二次能源,已受到世界各国的广泛关注。然而,氢的储存技术仍然是制约氢能商业化应用的关键技术。利用储氢材料进行储氢被认为是一种安全、高效的固态储氢方式。因此,开发新型高容量的储氢材料与储氢技术成为氢能领域研究的热点之一。纳米限域是将材料填充到纳米孔道里,利用材料和纳米孔道的相互作用促进反应的进行,为化学反应提供一个独特的微环境。近年来,纳米限域逐渐发展成为改善储氢材料热力学和动力学的新方法。本文综述了纳米限域的储氢材料的研究进展,从纳米限域的储氢材料制备、储氢性能、反应机理和存在的问题等方面进行讨论,并指出了纳米限域储氢材料的发展趋势。

关键词：储氢纳米限域多孔配位氢化物

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铝基材料水解制氢技术

化学进展 2016年第12期28卷 1870-1879页

作者：赵冲徐芬孙立贤范明慧邹勇进褚海亮广西新能源材料结构与性能协同创新中心广西信息材料重点实验室桂林电子科技大学材料科学与工程学院桂林541004

氢能作为一种高焓值的绿色能源在解决未来能源危机和环境污染中备受关注,而铝水反应在众多制氢途径中被认为是最具优势的方法之一。本文着重论述了近几年铝基材料水解制氢技术的研究进展。铝水制氢是一种很有发展前景的储存和运输氢能... 详细信息

氢能作为一种高焓值的绿色能源在解决未来能源危机和环境污染中备受关注,而铝水反应在众多制氢途径中被认为是最具优势的方法之一。本文着重论述了近几年铝基材料水解制氢技术的研究进展。铝水制氢是一种很有发展前景的储存和运输氢能的方式,但Al表面致密的氧化层阻碍了铝水反应的进行,使其难以在常温常压情况下产生氢气。为充分开发利用氢能源,可采用添加碱、氢化物、金属氧化物、无机盐等方式,或将金属单质与Al通过烧结、熔炼、球磨等先进的技术手段进行复合,能够有效地活化Al,从而实现低环境温度、短诱导时间、快产氢速率、高转化率的铝水反应,为燃料电池电动汽车现场供氢。

关键词：氢能铝水制氢球磨熔炼铝的活化

基于材料基因工程的储氢材料数据库构建及其应用

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中国科学：化学 2022年第10期52卷 1863-1870页

作者：黄鹏儒蔡丹林怀周刘佳溪李子源李彬邹勇进褚海亮孙立贤徐芬广西电子信息材料构效关系重点实验室广西新能源材料结构与性能协同创新中心桂林电子科技大学材料科学与工程学院桂林541004

高密度储氢材料的加速研发对于我国能源经济转型、早日实现双碳目标至关重要.集成高通量计算、数据库及机器学习预测的数据驱动材料研发新范式有望缩短研发周期并降低研发成本.由于组分、结构、工艺及形貌等多重复杂性,目前储氢材料相... 详细信息

高密度储氢材料的加速研发对于我国能源经济转型、早日实现双碳目标至关重要.集成高通量计算、数据库及机器学习预测的数据驱动材料研发新范式有望缩短研发周期并降低研发成本.由于组分、结构、工艺及形貌等多重复杂性,目前储氢材料相关的数据驱动性能预测研究较少,尚缺乏一个较为系统的性质性能数据库.因此,本文中我们开发了智能化的数据挖掘引擎,通过已发表的学术论文中发掘储氢材料热力学、动力学储氢性能数据,以及现有的材料基因工程数据库数据中获取含氢材料物理化学性质,并结合高通量第一性原理计算数据,构建了储氢材料性质性能数据集.基于所构建的数据集进一步建立了储氢材料数据库,并应用晶体图形神经网络等机器学习方法对储氢材料的吸放氢质量、吸放氢温度进行预测.相关工作将数据驱动的材料研发新模式与储氢材料相结合,为发展实用高效的新型储氢材料提供有效的平台支持、数据支撑、方法指引.

关键词：储氢材料热力学动力学数据库材料设计

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基于碳纳米材料载体的氢气传感器

化学进展 2013年第2期25卷 270-275页

作者：向翠丽邹勇进邱树君褚海亮孙立贤徐芬广西信息材料重点实验室桂林电子科技大学桂林541004 中国科学院大连化学物理研究所大连116023 辽宁师范大学化学化工学院大连116029

氢气作为高效洁净的二次能源备受关注,但由于氢气无色无味、易爆炸,因此在使用的过程中必须对环境中的氢气进行检查。这就决定了氢气传感器在现代工业、燃料电池及氢的贮存和分离等的氢检测方面有着重要的应用。开发灵敏度高、选择性和... 详细信息

氢气作为高效洁净的二次能源备受关注,但由于氢气无色无味、易爆炸,因此在使用的过程中必须对环境中的氢气进行检查。这就决定了氢气传感器在现代工业、燃料电池及氢的贮存和分离等的氢检测方面有着重要的应用。开发灵敏度高、选择性和稳定性好的氢气传感器一直是传感器领域研究的重要方向。由于具有独特的物理化学性质、高的比表面积和优越的电子特性,碳纳米材料常作为氢气传感器的敏感材料的载体。碳纳米复合材料在吸附氢气之后,其电子性质会发生变化,利用这个性质可以实现对氢气的检测。本文就碳纳米材料与金属纳米粒子、金属氧化物、聚合物的复合材料的氢敏感材料进行了系统的分析,综述了近年来基于碳纳米材料的氢气传感器的研究进展,并对氢气传感器的应用前景和发展趋势进行了展望,指出了需要研究的科学问题。

关键词：氢气传感器碳纳米材料碳纳米管石墨烯

AlCl_3对4MgH_2-Li_3AlH_6体系脱氢性能的影响

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材料导报 2013年第24期27卷 58-61页

作者：王凌徐芬孙立贤褚海亮辽宁师范大学化学化工学院大连116029 桂林电子科技大学材料科学与工程学院桂林541004 中国科学院大连化学物理研究所大连116023

在氩气气氛下,采用机械球磨法制备AlCl3掺杂的4MgH2-Li3AlH6储氢材料,研究AlCl3对4MgH2-Li3AlH6脱氢性能的影响。借助热重(TG)法研究了4MgH2-Li3AlH6-AlCl3体系的放氢性能,并运用X射线衍射(XRD)分析和差示扫描量热(DSC)法对其反应机理... 详细信息

在氩气气氛下,采用机械球磨法制备AlCl3掺杂的4MgH2-Li3AlH6储氢材料,研究AlCl3对4MgH2-Li3AlH6脱氢性能的影响。借助热重(TG)法研究了4MgH2-Li3AlH6-AlCl3体系的放氢性能,并运用X射线衍射(XRD)分析和差示扫描量热(DSC)法对其反应机理进行了探索。实验结果表明,加入AlCl3可有效增加4MgH2-Li3AlH6体系的反应活性,促进二者分解放氢,并降低该体系的放氢温度,增大总脱氢量。当AlCl3的掺杂量为4%(摩尔分数)、磨球24颗、球磨时间2.0h和转速541r/min时,4MgH2-Li3AlH6-AlCl3体系起始放氢温度降至130℃,比4MgH2-Li3AlH6体系降低了43℃;且400℃时总脱氢量从5.5%(质量分数)增加到6.3%(质量分数)。同时,机理研究表明:在球磨过程中部分Li3AlH6和AlCl3发生反应,产生了活性Al,进而改善了体系的放氢性能。

关键词：储氢性能MgHz Li3 AIH6 A1C13

负载镍的金属有机骨架化合物在温和条件下的储氢性能

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催化学报 2008年第7期29卷 655-659页

作者：刘颖雅张箭曾巨澜褚海亮徐芬孙立贤中国科学院大连化学物理研究所

利用传统的浸渍法在一种金属有机骨架化合物MIL-101（Cr3F（H2O）2O[（O2C）-C6H4-（CO2）]3·nH2O，n≈25）上负载金属镍，制备了Ni／MIL-101复合材料．通过采用不同的浸渍手段（过量浸渍，等体积浸渍）和不同的还原方法（液相化学还... 详细信息

利用传统的浸渍法在一种金属有机骨架化合物MIL-101（Cr3F（H2O）2O[（O2C）-C6H4-（CO2）]3·nH2O，n≈25）上负载金属镍，制备了Ni／MIL-101复合材料．通过采用不同的浸渍手段（过量浸渍，等体积浸渍）和不同的还原方法（液相化学还原，固相加氢还原）制得了不同的Ni／MIL-101样品，并考察了这些样品在温和条件（25～100℃，0．01～4MPa）下的储氢性能．结果表明，Ni／MIL-101样品的储氢性能均比MIL-101的储氢性能有所改善．其中，采用过量浸渍和液相化学还原相结合制备的Ni／MIL-101样品的储氢性能最佳，储氢量可达1．02％．

关键词：镍金属有机骨架化合物负载型复合材料储氢性能浸渍化学还原加氢还原