改性石墨烯對(duì)LiBH4儲(chǔ)氫性能的影響.pdf

1、LiBH4因具有高的儲(chǔ)氫容量(18.5 wt.％)而受到廣泛關(guān)注。然而，由于其熱力學(xué)性質(zhì)過(guò)于穩(wěn)定、吸放氫過(guò)程緩慢，限制了它在儲(chǔ)氫領(lǐng)域中的應(yīng)用。本文以三種改性石墨烯為添加劑，通過(guò)機(jī)械球磨法制備了LiBH4的儲(chǔ)氫復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)氫性能之間的關(guān)系，并探究了吸放氫過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理。
　　通過(guò)氫氣熱還原法制備了還原性石墨烯(rGO)，將其與LiBH4球磨制備LiBH4–20 wt.%rGO的儲(chǔ)氫復(fù)合材料。rGO的加入使Li

2、BH4的初始放氫溫度降低了103.5℃，放氫活化能降低了19.26 kJ/mol。在400℃時(shí)，該復(fù)合材料在3600 s后可以放出3.98 wt.%的氫氣。在5 MPa氫壓下，該復(fù)合材料在3600 s內(nèi)能夠吸收4.86 wt.%的氫氣。經(jīng)過(guò)5次吸放氫循環(huán)，其吸氫量仍高達(dá)首次吸氫量的72.8%，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)吸氫性能。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析，LiBH4儲(chǔ)氫性能的改善主要是由于rGO的微觀限域與異相形核作用，并且原位生成的Li3BO3起到

3、了催化的作用。
　　通過(guò)水熱法制備了三維多孔結(jié)構(gòu)的氟化石墨烯(FG)，LiBH4–20 wt.%FG的復(fù)合材料其初始放氫溫度為204℃，比純LiBH4降低了120℃，其放氫活化能也顯著降低。在400℃時(shí)，該復(fù)合材料在3600 s內(nèi)能夠放出3.91 wt.%的氫氣。經(jīng)過(guò)4次吸放氫循環(huán)后，仍具有較快的吸氫速率和高的的吸氫容量。LiBH4儲(chǔ)氫性能的改善主要?dú)w因于FG的納米修飾效應(yīng)和F–的功能化作用。
　　通過(guò)水熱法制備了鑲嵌Fe3

4、O4納米粒子的石墨烯薄片(Fe3O4@G)，LiBH4–20 wt.%Fe3O4@G的復(fù)合材料在74℃開(kāi)始放氫，放氫活化能降低為102.02 kJ/mol。在400℃時(shí)，該復(fù)合材料在3600 s后能夠放出3.84 wt.%的氫氣。同時(shí)也表現(xiàn)出優(yōu)異的吸氫速率和容量，在400℃時(shí)能吸收5.47 wt.%的氫氣。經(jīng)過(guò)5次吸放氫循環(huán)后，依然可以吸收3.73 wt.%的氫氣。石墨烯薄片的分散作用及放氫過(guò)程中原位生成的Li3BO3和Li5FeO4共