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两类无机储氢材料的制备、表征及其储氢性能研究
摘要：
本文综述了两类无机储氢材料的制备方法、表征技术以及其储氢性能的研究进展。第一类为金属有机框架材料(MOFs)，主要介绍了其常用的合成方法及其结构、孔隙性质的表征，以及MOFs在储氢方面的应用。第二类为氢化物及其衍生物，介绍了其制备、表征以及在储氢领域的应用。
关键词：金属有机框架材料(MOFs)；氢化物；储氢性能
引言：
为实现可持续发展，寻找并开发新型的能源储存材料已经成为世界范围内的一个热点研究领域。目前，储氢作为重要的一种能源储存方式，受到了广泛关注。为了实现高效、可靠且可扩展的储氢方法，需要开发出高效的储氢材料。
无机材料作为储氢材料的一类，由于其结构的稳定性、储氢容量高、可重复使用等特点，已成为储氢领域中的重要研究对象。本文将重点介绍两类常见无机储氢材料：金属有机框架材料(MOFs)和氢化物及其衍生物，分别对它们的制备、表征和储氢性能进行详细综述。
1.金属有机框架材料(MOFs)
金属有机框架材料(MOFs)是一类以金属离子为中心，配合有机骨架构成的三维网络结构的化合物。MOFs具有巨大的比表面积、孔径大小可控、结构稳定、化学反应性可调等特性，因此在应用中具有广阔的前景，如气体吸附、分离、储氢等。
1.1MOFs的制备
目前，MOFs的制备主要包括溶液法、固态反应法、水热法、气相沉积法等。
其中，溶液法是MOFs制备中最常用的方法之一。具体方法是将金属离子溶解于有机溶剂中，加入有机配体后，反应数小时至数天。这种方法操作简单，适用于大多数配体，但由于其决定性的缺点是配体的毒性和耐受性限制了其应用。
另外，气相沉积法适用于制备高质量、超薄的MOFs薄膜。将金属盐与有机配体溶解于有机溶剂中制备成溶液，在特定的温度和压力下使其蒸发，使蒸气与基板上已经沉积形成的MOFs晶体核心相遇，从而形成薄膜。
1.2MOFs的表征技术
MOFs的表征主要包括X射线粉末衍射、气体吸附、热重分析、核磁共振等。
X射线衍射(XRD)是MOFs结构表征中最常用的方法之一。通过XRD可以确定MOFs结晶体系、晶型和晶格常数等参数。
气体吸附实验传统上用于测量MOFs的孔径大小和比表面积。通过将MOFs样品暴露于氩、氮或二氧化碳等气体上，测量吸附和脱附曲线，从而分析孔径大小，表面积。
热重分析(TGA)可用于研究MOFs的热稳定性和热解性质。通过对MOFs样品的加热和重量变化情况进行分析，可以研究MOFs的热解过程。
核磁共振(NMR)技术用于研究MOFs中的有机分子，离子和其他小分子的化学环境以及相互作用。这对于了解配体的取向和构象等方面有很大的帮助，也有助于对MOFs的储氢性能做出更深入的分析和研究。
1.3MOFs的储氢性能
MOFs在储氢方面的应用主要表现在吸附和释放H2气体方面。具体来说，MOFs可以在低压下吸附H2，并在转化为高压时释放出来。这种吸附和释放H2气体的行为可以通过压力-容积(isotherms)曲线来确定。通过研究isotherms曲线，可以得到MOFs的储氢容量。MOFs的储氢容量通常远高于传统材料，如金属或高表面吸附剂，被认为是储氢材料领域中的最佳候选材料之一。
2.氢化物及其衍生物
氢化物是一种常见的储氢材料。相比于MOFs，氢化物具有更高的储氢密度和更简单的结构。
2.1氢化物的制备
目前，氢化物的制备方法主要包括机械球磨法、物理混合法、溶液法、电沉积法等。
其中，溶液法是最常用的方法之一。将氢化物前体物质溶于一定体积的溶液中，通过加热和冷却过程，最终得到氢化物。
2.2氢化物的表征技术
氢化物的表征技术主要包括X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱、热重分析等。
2.3氢化物的储氢性能
氢化物在储氢方面表现出很高的储氢容量和充放电循环性能。通过研究氢化物的吸放氢过程，可以得到其储氢容量和稳定性。
此外，由于氢化物存在着吸能用去氢的问题，学者们正在致力于发展氢化物的新型衍生物,如氮化物、碳化物等，以提高其使用性能。同时，一些新型结构设计的无机储氢材料正在逐渐得到开发和建立。
结论：
本文综述了两类无机储氢材料——金属有机框架材料(MOFs)和氢化物及其衍生物。通过介绍它们的制备方法，表征技术和储氢性能，我们可以发现，这两种材料都具有巨大的潜力和广阔的应用前景。虽然这两类材料都有其独特的缺点，但随着研究的深入，我们有理由相信将来会有更多的突破和创新涌现。