题目：NaAlH4储放氢性能研究

NaAlH4络合氢化物在掺杂钛和稀土的卤化物之后，其放氢容量能达到5wt%以上，十分接近燃料电池用储氢材料的要求。作为最有发展前景的储氢材料之一，引起了大家对其催化剂掺杂改性与合成方法的广泛研究。虽然现有钛和稀土的醇类、卤化类掺杂剂的引入可以显著改善NaAlH4吸放氢动力学性能，但掺杂过程中掺杂剂与NaAlH4发生副反应放出杂质气体或生成卤化钠，却降低了NaAlH4 材料储放氢容量和循环寿命。为解决上述问题，采用机械球磨分别合成了TiSc、TiCe0.02合金氢化物和稀土Sc、Ce氢化物掺杂NaAlH4复合储氢材料。研究表明，这四种催化剂都能实现NaAlH4的可逆储放氢。其中，Ce氢化物明显提高了NaAlH4吸放氢动力学性能，对NaAlH4第二步放氢反应的改善作用尤为显著。复合储氢材料放氢容量和放氢动力学性能与掺杂剂添加量有关。NaAlH4+ xmol% Ce (x=1，2，3，4)复合物的第一步反应速率随着Ce掺入量的增加而加快，但因掺杂剂在复合储氢材料中所占比重过大导致放氢容量下降；Ce添加量为1mol%时，放氢容量达到4.8wt%，但未能完全发挥Ce氢化物对NaAlH4放氢速率的改善作用。综合考虑，掺杂剂添加量应以3mol%最为合适。通过XRD、SEM/EDS、TG/DSC、同步辐射X射线粉末衍射（SRPXD）和X射线近边吸收精细结构（XANES）分析等测试手段，对Ce氢化物掺杂作用机理进行了初步探讨。Ce进入到NaAlH4晶格点阵中，引起点阵常数和晶胞体积的增大，从而使氢化物稳定性降低，有效改善了Ce掺杂NaAlH4复合储氢材料的吸放氢性能。在上述研究的基础上，以NaH和Al粉为原料、Ce氢化物为催化剂，研究探索了在中低氢压下通过反应球磨法一步合成NaAlH4的相关技术。采用氢化反应球磨合成的Ce- NaAlH4具有良好的可逆储放氢性能，其120℃的最大吸氢容量为4.8wt%，150℃的最大放氢容量为4.3wt%。球磨工艺参数(包括球料比、球磨时间和充氢压力等)对反应球磨合成产物的相结构和储氢性能的影响显著。适当延长球磨时间、增加球料比和升高球磨过程的充氢压力均可有效提高NaAlH4的合成产率。 分析比较了采用机械球磨Ce-NaAlH4和氢化反应球磨Ce-NaH/Al混合物两种方法制备NaAlH4复合材料的储氢性能，后者的吸放氢反应速率明显加快，储氢量略低于前者。Ce掺杂NaH/Al混合物合成NaAlH4复合材料的催化作用机制可以看作是一个表面催化的过程，Ce氢化物弥散分布在NaAlH4基体表面，复合材料颗粒尺寸细小、Ce掺杂剂分布均匀，为NaAlH4 材料可逆储放氢过程提供了大量的扩散通道及反应界面，加快了NaAlH4的储放氢反应速度，提高了其动力学性能。