Tunable Metal‐Hydrogen Bonding in Cu‐Ru Catalysts Enables Selective Hydrogen Storage Reactions in Mg‐Based Composite

氢气储存 材料科学 复合数 金属 吸附低温 氢键 无机化学 化学工程 分子 复合材料 冶金 有机化学 合金 化学 工程类
作者
Xianzheng Zhao,Hongyuan Wang,Jiang Liu,Yangfan Lu,Zhilin Guo,Haotian Guan,Zhao Ding,Jun Tan,Qian Li,Jiazhen Wu,Fusheng Pan
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (41) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/adfm.202505352
摘要

Abstract Thermodynamic and kinetic limitations have long hindered the development of Mg‐based hydrogen storage materials (Mg/MgH 2 ). While incorporating polyhydrides (e.g., LiBH 4 and LiNH 2 ) and catalysts enables Mg/MgH 2 to operate under milder temperatures, these multi‐component systems often experience undesirable side reactions. Herein, we report that Ru‒Cu‐based intermetallic catalysts with optimized d ‐band centers can effectively address these challenges. MgCu 2 employed in this study exhibits high chemical stability, with its phase and chemical properties remaining unchanged after multiple hydrogen storage cycles. Through Ru incorporation (Ru‐MgCu 2 ), the d ‐band center is optimized, enhancing catalytic activity by 5.5 times compared to plain MgCu 2 , without compromising its chemical stability. The Ru‐MgCu 2 catalyzed Mg‐based composite achieves hydrogen release of 4.5 wt.% within 10 min at 200 °C and 2.3 wt.% within 20 min at 160 °C, with an activation energy of 72.0 kJ·mol ‒1 . The chemical and morphological properties of Ru‐MgCu 2 remained largely unchanged before and after the reactions, realizing high cycle stability of the Mg‐based hydrogen storage composite. These discoveries suggest the late transition metal‐based catalysts as the promising playground for efficient catalyst design with high stability.
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