中文摘要：

轻金属配位硼氢化锂是目前高容量储氢材料领域研究的热点，而如何实现在温和条件下的可逆吸/放氢反应并改善其动力学性能成为关键科学问题。本项目拟将LiBH4与其它轻金属配位氢化物的复合储氢材料纳米填充或负载到具有微纳介孔材料的新型催化剂材料中，采用三种改性手段的联用协同改善LiBH4的吸/放氢性能。这些微纳介孔材料所产生的量子效应和纳米尺度的孔道所显示的电子限域效应可以有效提高催化剂的效率和催化性能。揭示催化剂种类和微观结构与配位氢化物储氢材料吸/放氢性能的相关规律；形成一套指导催化剂结构设计的理论依据；探讨催化剂催化LiBH4配位氢化物储氢材料吸/放氢性能的作用机理；确立LiBH4储氢材料的最佳改性条件，为该类配位氢化物储氢材料的实际应用奠定基础。

结论摘要：

氢能作为一种清洁的二次能源，在燃料电池材料方面发挥着重要的作用。硼氢化锂（LiBH4）因具有较高的含氢量(18.5 wt%)和体积氢密度(121 kg/m3)，已成为最具有发展前景的储氢材料之一。但是LiBH4热稳定性高，放氢速率慢，且可逆性差，要达到实际应用要求还面临许多挑战。本课题制备介孔TiO2，多孔的TiO2微米管，多孔的碳凝胶，多孔的碳凝胶负载的过渡金属硼化物以及负载双金属氧化物Ni-TiO2，并采用限域法催化LiBH4放氢，系统研究限域作用与催化的协同作用；采用溶剂热法制备了一种微球型MoS2/C材料，并利用该材料与LiBH4球磨来改善其放氢性能；制备了纳米结构的TiB2、TiN、NiB、TiO2、Ni-rGO等具有高催化活性的催化剂，系统研究了该类材料催化轻质金属配位氢化物的吸放氢性能。在大量实验研究的基础上，我们在改善LiBH4放氢性能方面取得一系列成果。例如（1）制备的介孔TiO2样品表面积可达184 m2/g，孔径分布范围为5~35 nm；LiBH4与介孔TiO2复合后的LiBH4/TiO2(1:1)样品起始放氢温度220 ℃，最大放氢温度发生在~330℃，显示了较好的热力学性能；同时该样品3h内在300 ℃总共可以放出11 wt%的氢气，展现了该样品极好的放氢动力学性能；（2）通过湿法限域，LiBH4成功载入凝胶材料，LiBH4/CA材料初始放氢温度为218℃，最高放氢发生在340 ℃，350 ℃恒温下1h内可放氢4.8 wt%；通过DSC测试计算出该样品放氢活化能为~120 KJ/mol，放氢热力学及动力学性能较纯的LiBH4都得到了显著的改善。（3）对采用化学浸渍技术制备的LiBH4装填入多孔的CA@CoNiB的样品进行了系统的探究。所得到的样品LiBH4@CA@CoNiB的起始放氢温度和最大放氢温度分别是192 ℃和320 ℃。而且，在低于600 ℃时，该样品就放出15.9 wt% H2。研究表明，样品LiBH4@CA@CoNiB的储氢性能得到很大提高是归因于碳凝胶的纳米限域作用和CoNiB的催化作用。 LiBH4作为高密度金属氢化物在储氢含量上具有其他储氢材料无可比拟的优势，其作为燃料电池的重要来源，给清洁能源的应用带来希望。本项目的研究对促进燃料电池、氢能汽车及氢能其它领域的应用具有较大的推动作用。