MgH2 confinement in MOF-derived N-doped porous carbon nanofibers for enhanced hydrogen storage

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作者
Li Ren,Wen Zhu,Qiuyu Zhang,Chong Lu,Fengzhan Sun,Xi Lin,Jianxin Zou
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:434: 134701-134701 被引量:144
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.134701
摘要

Magnesium hydride (MgH2) is one of the most promising hydrogen storage materials, while the high desorption temperature and sluggish kinetics hamper its further commercialization. Herein, a novel MOF-derived 1D N-doped hierarchically porous carbon nanofiber (pCNF) is firstly prepared and used as the scaffold for self-assembly of MgH2/Ni nanoparticles (NPs). The resultant MgH2/[email protected] nanocomposites show faster desorption kinetics (Ea = 96.58 kJ/mol H2), lower onset desorption temperature (Tonset = 200 °C) when compare to the commercial MgH2 (Ea = 142.27 kJ/mol H2, Tonset = 350 °C). Moreover, hydrogen absorption can be achieved at a temperature as low as 100 °C with a capacity of 2.2 wt% within 120 min. Additionally, the composites exhibit excellent cycling stability with a capacity retention over 95.4% after 10 complete re-/dehydriding cycles at 300 °C. In-situ HRTEM observations of the desorption process combined with XPS and XRD indicate that the synergistic effects from nanoconfinement of Mg/MgH2 in pCNF, electron-donating ability of N atoms and the “hydrogen pump” function of Mg2Ni/Mg2NiH4 account for the unprecedent hydrogen storage properties. The strategy of using the MOF-derived 1D pCNF as support for nanoparticles provides a new approach for fabricating nanostructured energy materials with enhanced performances.
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