中文摘要：

LiBH4因储氢容量高而成为最具潜力的车载氢源之一，但是由于其可逆吸／放氢反应温度较高，仍然不能满足实际的需要，而同样以物理吸附为机制的碳基储氢材料是储氢材料中的一个重要分支。我们在前期研究工作中发现，纳米结构金属的修饰既可显著提高LiBH4的吸/放氢性能, 同时也可增加高表面积石墨烯的储氢量。基于此本项目提出将均匀负载了纳米结构金属的石墨烯催化剂(如碱土金属、过渡金属等)掺杂到LiBH4中，通过纳米结构的引入、催化修饰、多相复合来制备可逆吸／放氢反应温度较低、动力学性能良好和高容量的储氢材料。同时通过相关的表征和分析，研究物相组成、结构特征、催化剂形貌、热力学性质、动力学性质与储氢材料可逆吸/放氢性能之间的关系，获取新材料吸/放氢行为、催化机制方面的规律性认识，为发展高容量配位金属氢化物储氢系统提供实验基础和理论依据。

结论摘要：

本研究采用微波水热法比表面约2340 m2g-1、厚度接近1.9 nm的石墨烯，再分别采用乙二醇还原法、氢气还原法和络合还原法制得高分散性的石墨烯载纳米金属钯、镍和铂，用于催化提高LiBH4的循环吸/放氢性能和储氢量。通过纳米结构的引入、催化修饰、多相复合方法制备了可逆吸／放氢反应温度较低、动力学性能良好和高容量的储氢材料，同时分析研究了物相的组成、结构特征、催化剂形貌、热力学性质和动力学性质。研究发现(1) 掺杂石墨烯催化剂的LiBH4的脱氢和加氢的性能远远高于XC-72R、碳纳米管和BP2000掺杂的LiBH4；(2)石墨烯和纳米金属的协同效果使得LiBH4催化所需的催化剂的含量大幅度降低。如当掺杂5 wt.% Pd-G-60催化剂（石墨烯中Pd的含量为60 %）时，LiBH4的起始脱氢温度降低约105 ℃；(3) 催化后LiBH4在温和条件下的可逆吸放氢性能优良。对于石墨烯负载纳米镍(Ni-G)催化的LiBH4样品，约17.8 wt.%的氢气可以在500 ℃下释放出，而且在3 MPa H2和400 oC条件下循环充放氢气三十次后的放氢容量仍可达8.1 wt.%；(4) 石墨烯对LiBH4的支撑以及纳米金属掺杂后产生的纳米缺陷可以大幅度降低LiBH4的脱氢反应焓变。如LiBH4中加入石墨烯载纳米金属后脱氢活化能可从74 kJ mol-1 H2 降低至43 kJ mol-1 H2；(5)吸脱氢过程中产生的新物质有利于提高LiBH4的循环吸放氢性能。本项目比较了石墨烯和石墨烯载纳米金属(钯、镍和铂)对LiBH4吸放氢反应的催化效果，获取了储氢材料LiBH4在吸放氢行为和催化机制方面的规律性认识，为发展高容量LiBH4储氢系统提供了实验基础和理论依据。