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Erschienen in: Rare Metals 6/2024

27.02.2024 | Original Article

Single Ti atoms coupled with Ti–O clusters enable low temperature hydrogen cycling by sodium alanate

verfasst von: Zhuang-He Ren, Xin Zhang, Wen-Xuan Zhang, Zhen-Guo Huang, Li-Mei Yang, Ya-Xiong Yang, Zheng-Long Li, Juan Li, Wen-Ping Sun, Ming-Xia Gao, Hong-Ge Pan, Yong-Feng Liu

Erschienen in: Rare Metals | Ausgabe 6/2024

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Abstract

Ti-based catalysts are known to improve the hydrogen storage performance of NaAlH4 by facilitating the dissociation/recombination of H–H and Al–H bonds. The catalytic activity of metallic Ti species strongly depends on its particle size and dispersity. Ti clusters and even single atoms are therefore highly desirable, but their controllable fabrication has been highly challenging. Herein, we demonstrate a novel facile sonochemical synthesis of a Ti–O clusters featuring single Ti atom catalyst at room temperature. Through reducing TiCl4 by MgBu2 with ultrasound instead of heating as driving force, numerous single Ti atoms coupled with Ti–O clusters with Ti loading on graphene (Ti1/Ti–O@G) up to 22.6 wt% have been successfully obtained. The prepared Ti1/Ti–O@G contributes high reactivity and superior catalytic activity, therefore enabling full dehydrogenation of NaAlH4 at 80 °C in thermogravimetric mode and re-hydrogenation at 30 °C and 10 MPa with 4.9 wt% H2. This fact indicates for the first time that single Ti atom catalyst with high loading is highly effective in catalyzing hydrogen cycling of NaAlH4 at remarkably reduced temperatures.

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Literatur
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Zurück zum Zitat Li L, Qiu FY, Wang YP, Wang YJ, Liu G, Yan C, An CH, Xu YN, Song DW, Jiao LF, Yuan HT. Crystalline TiB2: an efficient catalyst for synthesis and hydrogen desorption/absorption performances of NaAlH4 system. J Mater Chem. 2012;22(7):3127. https://doi.org/10.1039/C1JM14936A.CrossRef Li L, Qiu FY, Wang YP, Wang YJ, Liu G, Yan C, An CH, Xu YN, Song DW, Jiao LF, Yuan HT. Crystalline TiB2: an efficient catalyst for synthesis and hydrogen desorption/absorption performances of NaAlH4 system. J Mater Chem. 2012;22(7):3127. https://​doi.​org/​10.​1039/​C1JM14936A.CrossRef
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Metadaten
Titel
Single Ti atoms coupled with Ti–O clusters enable low temperature hydrogen cycling by sodium alanate
verfasst von
Zhuang-He Ren
Xin Zhang
Wen-Xuan Zhang
Zhen-Guo Huang
Li-Mei Yang
Ya-Xiong Yang
Zheng-Long Li
Juan Li
Wen-Ping Sun
Ming-Xia Gao
Hong-Ge Pan
Yong-Feng Liu
Publikationsdatum
27.02.2024
Verlag
Nonferrous Metals Society of China
Erschienen in
Rare Metals / Ausgabe 6/2024
Print ISSN: 1001-0521
Elektronische ISSN: 1867-7185
DOI
https://doi.org/10.1007/s12598-023-02608-2

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