含未饱和配位金属离子材料的储氢特性研究

能源危机和环境污染使得储氢材料成为目前科学研究的热点。新型储氢材料要求储氢重量百分比高，储氢的体积密度大，吸收释放动力学快，循环使用寿命长，氢分子与材料之间的相互作用强于范德瓦尔斯键但弱于共价键。然而，目前现有的材料都不能满足这些要求。本课题将在我们已有工作的基础上设计和研发新型储氢材料，以使得我们能够以准分子的状态储氢从而改善氢吸收和释放的动力学特性。为了使材料具有最佳的储氢性能，我们有必要以可控的方式引入轻质量的金属离子。这些金属离子应离散地分布在基底材料中，同时应处于未饱和配位的状态。结合第一性原理计算和Monte Carlo 模拟，我们将研究含有未饱和配位金属离子材料的储氢特性。研究的对象集中于两类体系：(1)利用乙基硅倍半环丙烷配位的灵活性引入未饱和配位金属离子储氢；(2)通过纳米化的方式引入未饱和配位的金属离子储氢。本课题的开展对发展我国的氢能源材料具有重要意义。

在基金委的资助下我们着重在以下三个方面开展了研究：（1）首次深入研究了易极化材料在外加电场中的诱导储氢机理，拓广了储氢的新思路。该研究发表于《美国科学院院刊， PNAS 2010》在“本期要览(In This Issue)”编辑对该研究作了重点介绍；被 “Science Daily”, “Energy Daily” “Today’s News ”等家科学新闻媒体所报道， 并获得“2010年中国百篇最具影响国际学术论文”； （2）研究了由轻金属元素（Li,Mg）所修饰的团簇，纳米管及多孔材料的储氢特性, 发现调节金属元素的种类和基底的结构和形态可以优化储氢性能；（3）首次研究了含有金属原子和酞氰分子所形成的二维多孔材料的储氢特性，发现Sc-Pc结构具有优异的性能，该研究成果被“物理新闻”(PhysOrg.com)所报道。