氢动力燃料电池汽车在快速发展的新能源汽车中尤其具有吸引力和竞争力。这类车辆的一个关键问题是由于缺乏高效和低压储氢技术而导致储氢成本高。在氢气物理吸附材料发展的框架下，多孔材料的结构设计主要集中在比表面积、孔体积和孔径等方面。然而，基于氢的物理吸附机理，氢在材料表面的吸附能是影响储氢量的另一个关键因素。
有鉴于此，日本国立材料研究所Dmitri Golberg和湖南大学翁群红教授等人，报道了不同结构性质和化学状态的多孔氮化硼材料的可控制备，并在实验中证明了化学状态对其吸氢性能的重要性。
本文要点
1）首先合成了微海绵状多孔BN材料，并系统地研究了氮/硼前驱体摩尔比和反应温度对其结构和织构参数的影响。通过记录材料在−196°C和0–1 MPa下的H2吸附等温线来评估H2吸附性能，证明了多孔氮化硼材料的化学状态对其吸氢性能有显著影响。
2）发现BN微孔海绵(BNMS)的吸氢量并没有跟随材料的比表面积或总孔容的变化趋势，尤其是在700~900℃的较低温度下合成的样品。然后，通过综合元素分析、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)研究了材料的化学组成和状态，证实了在相对低温下合成的BN结构中不可忽视的碳和氧掺杂。
3）在800℃下制备的碳、氧共掺杂BNMS的单位SSA吸氢量达到5.5×10−3wt%g m−2，是未掺杂BN材料的2.5~4.7倍。
总之，该工作为C和O共掺杂的BN表面氢亲和力的显著提高提供了坚实的实验证据，并强调了表面化学在设计高密度和低压储氢吸附剂中的重要性。
参考文献：
Qunhong Weng et al. Hydrogen Storage in Carbon and Oxygen Co‐Doped Porous Boron Nitrides. Advanced Functional Materials, 2020.
DOI: 10.1002/adfm.202007381
https://doi.org/10.1002/adfm.202007381
