近日,我校能动学院张刘挺老师联合复旦大学余学斌老师,以 为第一署名单位,我校2022级研究生钟涛为第一作者,在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》(1区top期刊,影响因子18.5)发表高水平研究论文《Modulation on surface termination groups to optimize the adsorption energy and work function of Nb2CTx for enhanced hydrogen storage in magnesium hydride》(https://doi.org/10.1002/adfm.202418230)。
该工作首次将不同表面基团修饰的Nb2CTx-MXene (Tx=-F, -O, -OH, bare)引入MgH2体系中,研究不同表面基团对MgH2催化活性的影响。首先,通过碱处理和H2/Ar下的热处理,成功地定制了Nb2CTx-MXene的表面基团,其在放氢和吸氢动力学方面都有显著改善。掺杂具有最佳表面基团Nb2CTx-KOH的复合材料在250°C下仅用5分钟就可以释放6.56 wt%的H2;在150 °C下5分钟就可以吸收6.46 wt%的H2。此外,与纯MgH2相比,放氢和吸氢活化能分别大幅降低了49.5%和60.1%,还实现了至少50个循环的稳定放氢/吸氢反应。系统研究表明,引入-OH基团或去除表面官能团可增强Nb2CTx对氢的吸附。重要的是,富含-OH的Nb2CTx表现出更低的功函数(2.24 eV,而裸露表面为4.45 eV),且d键中心更接近费米级,这表明d电子更有可能过渡到导带以催化储氢反应,从而促进界面上的氢转移,增强 MgH2的氢吸附/解吸特性。此项研究为MgH2储氢及其他应用构建高效的Mxene基催化剂提供了一种新颖而有前景的方法。
钟涛, 能源与动力学院2022级硕士研究生,主要从事镁基储氢材料的性能优化的研究工作。以第一作者在国际期刊Advanced Functional Material s(影响因子18.5), Journal of Magnesium Alloy(影响因子15.8), International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials(影响因子5.6)上共发表SCI论文3篇。
(撰稿:孙泽、张刘挺 初审:程鹏 二审:程珉 终审:周春燕 编辑:程鹏)