近日，新型先进镁基储氢材料问世。它的合成中以Mg基储氢材料为对象，研究了Pt纳米催化剂包覆对Mg储氢性能的影响，通过原位TEM观察MgH2放氢过程，结合DFT理论计算，深入研究了过渡金属纳米催化剂对镁储氢的“氢泵”作用机理，这对先进镁基储氢材料的设计与制备具有重要的理论指导意义。

图1核壳结构Mg@Pt纳米复合材料的TEM图

　　图2 氢化后Mg@Pt的TEM图、原位放氢过程（g）及XRD图谱（h）

　　镁基储氢材料是非常有应用潜力的固态储氢介质，其储氢密度高（7.6 wt% H2）、环境友好、资源丰富。然而热力学稳定（ΔH =-75 kJ mol-1H2）和放氢动力学缓慢（放氢温度—— 300 oC）以及在空气中易被氧化这些缺点限制了它的实际应用。该研究通过电弧等离子体法和固相反应法制备得到了以二十面体Mg颗粒为核心、纳米Pt均匀分布在Mg表面的具有核壳结构的Mg@Pt纳米复合材料，显著提升了Mg的吸放氢性能（图1）。

　　采用高分辨透射电镜(HRTEM)观察了Mg@Pt的微结构，并原位观察了MgH2/Pt复合材料的放氢过程。结果表明，吸氢过程中，Mg颗粒上的Pt具有明显的“溢流作用”，可以通过分解氢分子来改善Mg的吸氢动力学性能；继续吸氢后，Pt转化为H稳定化的Mg3Pt（图2）。DFT计算和原位TEM观察表明，在放氢过程中，H稳定化的Mg3Pt在MgH2放氢的过程中扮演了“氢泵”角色，当MgH2完全放氢后Mg3Pt再次转化为Pt。通过这种作用，MgH2/Pt复合材料的放氢性能得到了改善。这种采用透射电镜原位直观展示“氢泵”作用的方法，为研究镁基储氢材料的储氢机理提供了一种新的手段。

图3 核壳结构Mg@Pt纳米复合材料的吸放氢过程机理图