近日，上海交通大学氢科学中心邹建新教授团队在改善MgH₂储氢性能方面取得重要研究进展。相关论文“MOF-derived Ni nanoparticles dispersed on monolayer MXene as catalyst for improved hydrogen storage kinetics of MgH₂”在权威杂志《Chemical Engineering Journal》（IF：10.652）上发表。该工作阐述了Ni/Ti双位点之间的协同作用对MgH₂吸放氢的作用机制，为进一步开发高效双金属基催化剂提供了思路。

      MgH₂是非常有潜力的一种固态储氢材料，具有储氢密度高（7.6 wt.%）、资源丰富等优点。然而，放氢温度高（>350 ^oC）、吸放氢动力学缓慢等限制了其实际应用。本研究将Ni-MOFs衍生得到Ni@C纳米颗粒均匀分散在剥离为近乎单层的MXene功能载体来构筑Ni/Ti基催化剂Ni@C-MXene（图1）。实验结果表明，Ni@C-MXene可以实现MgH2放氢温度的大幅降低以及吸放氢速率的显著加快（图2）。XRD和XPS测试结果表明，在吸放氢过程中，Ni@C-MXene的Ni位点转化为“Mg₂NiH₄/Mg₂Ni”，而Ti位点演化为零价Ti⁰。DFT理论计算发现原位形成Ti⁰促进“Mg₂NiH₄/Mg₂Ni”之间相互转化（图3），基于此提出“促进氢泵”的作用机制。

图2 Ni@C-MXene对MgH₂吸放氢性能的影响

图3 Ti⁰对Mg₂NiH₄形成过程的影响

      本论文第一作者为上海交通大学博士生黄天平，通讯作者为邹建新教授。该研究得到了上海交通大学氢科学中心、国家重点研发计划（2018YFB1502104）、国家自然科学基金（51771112）、上海市科委（19511108100）等项目资助。
      论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127851