碳纳米管与钯镍修饰复合材料TEM图
氢气已被公认是一种理想的清洁能源, 但在实际应用中其储运是一个难题. 近五年来, 有关纳米碳管储氢的研究报道超过200篇, 然而研究结果显示其在温和条件下的储氢量不大于1%(质量分数). 对纳米碳管进行适当预处理可以改善其储氢性能, 而一些过渡金属(如: 钯和镍等)具有良好的吸氢特性. 因此, 有理由相信由纳米碳管和金属纳米粒子组成的复合储氢材料会获得良好的储氢效果.
最近有报道表明, 金属辅助纳米碳管储氢是可行的, 原因是过渡金属负载可以在多壁纳米碳管管壁上制造可吸附氢原子的缺陷.Zacharia等研究发现, 酸预处理后的多壁纳米碳管负载2.5%的金属钯粒子后, 在室温、2MPa条件下储氢量为0.66%, 相比纳米碳管原粉, 储氢量提高了30%. 同时, 多壁纳米碳管表面的缺陷密度比单壁纳米碳管的要大; 由于缺陷处才有悬挂键, 因此缺陷的多少决定储氢量的大小.
华南理工大学化学科学学院刘军民等人采用新型的溶胶法, 制得了一种PdNi18合金纳米粒子, 将这种纳米粒子负载到经过特殊预处理的多壁纳米碳管上, 得到了一类具有良好储氢性能的PdNi18/MWCNTs复合材料. X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)测试表明, PdNi18合金纳米粒子均匀地分布在载体表面上, 粒径约为3nm. 储氢结果显示, 该复合材料在室温、1.5 MPa条件下储氢量可高达2.3%(质量分数).