Spatial Confinement of Lithium Borohydride in Bimetallic CoNi-Doped Hollow Carbon Frameworks for Stable Hydrogen Storage

材料科学 氢气储存 双金属片 锂(药物) 碳纤维 硼氢化 兴奋剂 化学工程 纳米技术 催化作用 冶金 复合材料 光电子学 有机化学 合金 复合数 医学 工程类 内分泌学 化学 金属
作者
Ying Ding,Chaoqun Li,Xiaoyue Zhang,Wei Chen,Xuebin Yu,Guanglin Xia
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (38): 50717-50725 被引量:12
标识
DOI:10.1021/acsami.4c09512
摘要

While lithium borohydride is one of the most promising hydrogen storage materials due to its ultrahigh hydrogen storage density, high thermodynamic stability, kinetic barriers, and poor reversibility, it is far from being used in practical applications. Herein, we prepare a cubic hollow carbon dodecahedron uniformly modified with a bimetallic CoNi alloy (CoNi/NC) for preserving the stable catalytic effect of CoNi alloys toward reversible hydrogen storage. It is theoretically confirmed that bimetallic CoNi alloys effectively weaken the B-H bonds of LiBH4 by extending their average length to 1.33, 0.09 and 0.04 Å longer than that of LiBH4 and LiBH4 under metallic Co, respectively. More importantly, the alloying of Co with Ni avoids the reattachment of H from LiBH4 to the Co surface, which prevents LiBH4 from dehydrogenation for the formation of H2 on the Co surface, thus resulting in an ultralow hydrogen desorption energy of 0.1, 1.85 and 0.52 eV lower than that of LiBH4 and LiBH4 under metallic Co. Therefore, the onset and peak hydrogen desorption temperatures decrease to 130 and 355 °C, respectively, 170 and 97 °C lower than that of bulk LiBH4. More importantly, a reversible H2 capacity of 9.4 wt % is achieved even after 10 cycles.
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