储氢材料硼氢化胍的高压行为研究

　　氢具有单位重量下最高的能量密度以及无污染的燃烧产物—水，一直认为是下一代绿色可持续发展的能源材料。现在，氢能在众多方面已经得到了重要的应用，特别是在车载氢能方面。B-N-H化合物具有较高的储氢量，因而得到了人们的广泛研究。双氢键作为一种不常见的弱相互作用，广泛地存在于B-N-H化合物当中。压力，能够准确调控分子晶体的结构、电子以及振动性质，能够研究双氢键体系的变化。研究高压下双氢键连接的晶体，不仅加深了对于双氢键这一弱相互作用性质的理解，也对提高B-N-H化合物的放氢能力起到指导作用。作为一种B-N-H化合物的衍生物，硼氢化胍(GBH，[C(NH2)3]+[BH4]-)由双氢键连接，是一种潜在的储氢材料，氢含量为13.1%。 

　　图1 利用北京同步辐射装置4W2-高压实验站对硼氢化胍进行了原位高压X射线角散实验。X射线衍射光谱证明在高压下硼氢化胍发生了从相I到相II的转变。 

　　该课题组通过金刚石对顶砧加压，研究压力对GBH中双氢键的影响，以及该材料的压致相变。拉曼光谱表明在0.4 GPa左右，GBH经历了一次结构相变。进一步的同步辐射X射线衍射实验确认了这一相变。拉曼光谱和第一性原理计算揭示了相变的机理—高压下生成了新的双氢键。这一研究加深了人们对于双氢键的理解。并且新产生的双氢键有可能影响GBH在加热条件下氢的释放，提高这种材料的放氢性能。

　　发表文章： 

　　Guangyu Qi, Kai Wang, Xiaodong Li, and Bo Zou* High Pressure Behavior of Hydrogen Storage Material Guanidinium Borohydride. The Journal of Physical Chemistry C 120 (2016), 13414-13420.