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近期，鄒建新教授為該論文的通訊作者，博士生朱文為該論文的第一作者。
文章背景
氫化鎂（MgH2）是一種理想的固態儲氫材料。具有儲氫密度高、成本低、安全性好等優點。然而，其過于穩定的熱力學和緩慢的吸氫和解吸動力學嚴重限制了其應用范圍。 “納米限域”被認為是提高鎂基儲氫材料性能的有效途徑，可以提高熱/動力性能。然而，傳統的用于“納米限域”的碳基材料（如多孔活性炭、碳凝膠、碳納米管等）難以兼具高MgH2/Mg負載率和良好的吸放氫催化效果。由于具有高比表面積、良好的化學/物理穩定性、高導熱性和優異的催化作用等特點，二維過渡金屬碳/氮化物（MXenes）材料被認為是受限制的MgH2/Mg理想材料。然而，由于MXenes表面的氧化基團（-OH、-O等）導致納米片的堆積和氧化問題，利用MXenes來支撐納米MgH2以提高其儲氫性能一直未得到人們的關注。報道。
文章內容
在本研究中，鄒建新團隊利用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）與Ti3C2Tx（MXene）之間的靜電作用構建了一種三維褶皺結構，有效地抑制了納米片層間的堆疊風險。然后利用煅燒處理的三維褶皺Ti3C2Tx作為基體成功的對納米MgH2顆粒進行了均勻負載（圖1a-b），獲得的復合儲氫材料（MgH2 Ti-MX）具有較高的儲氫容量（4.1 wt%），并在較低溫度下表現出快速的吸放氫動力學（圖1c-d）及優異的循環穩定性能。例如60MgH2 Ti-MX復合物的起始放氫溫度為140℃，且能夠在150℃下2.5 h內釋放約3.0 wt%的氫氣，在200℃進行快速吸放氫循環60次無明顯容量和動力學衰減。進行測試的放氫溫度已位于高溫質子交換膜（HT-PEM）燃料電池的工作溫度范圍（80-200℃）內，因此MgH2 Ti-MX復合儲氫材料可與HT-PEM結合來利用燃料電池廢熱放氫，在分布式發電、燃料電池汽車等領域具有應用前景。在整個材料體系中，Ti-MX不僅為Mg/MgH2納米顆粒提供大量的限域位點，而且對Mg/MgH2的吸放氫表現顯著催化作用。
通過XRD、XPS、TEM及原位HRTEM等進一步測試（圖2）發現：在MgH2(Mg)/Ti-MX界面處原位生成的納米TiH2相在體系吸放氫過程中起到了關鍵作用。在電子束輻照條件下，MgH2在TiH2附近先分解放氫，隨后逐漸擴展至整個顆粒，而TiH2也逐步分解為TiH和Ti。在“納米限域”及“原位納米催化”的雙重作用下（圖3），MgH2 Ti-MX復合儲氫材料表現出優異的儲氫性能。本工作不僅提供了一種鎂基儲氫材料的改性策略，大幅降低了MgH2的放氫溫度，同時也為其它儲能材料的“納米限域”研究帶來了新思路。
本工作得到了上海交通大學氫科學中心、國家自然科學基金委、上海市科學技術委員會、上海市教育委員會等單位的資助
