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本文来自中国科学院国家科学图书馆《科学研究动态监测快报》“先进能源科技专辑”,由国家能源局向本网供稿。请广大网民参考。
美国卡内基科学研究院的科学家首次发现惰性气体氙与氢气在高压的条件下反应可以得到一种独特的储氢材料。这是第一次发现由这两种元素结合形成稳定的化合物。这一发现将对生成此系列的材料提供重要基础,从而将推动新储氢技术的发展。该成果发表在2009年11月22日在线出版的Nature Chemistry杂志上。右图为Xe(H2)7的结构模型,氙原子(红色)被呈哑铃状的H2分子包围(黄色)。
文章的第一作者Maddury Somayazulu解释,将原子置于一定的压力下,它们的内部结构就会发生变化。当将氙气和氢气的混合气体注入到金刚石材料的腔中,在41000个大气压下,氢和氙原子会排列形成晶格生成一种新物质,氙原子占据晶格的主导位置,呈哑铃状的氢气分子点缀在氙原子的周围。
研究人员对不同压力下生成的化合物进行了X -射线衍射、红外及拉曼光谱测试。通过测试发现,氙原子和氢分子之间的相互作用是形成稳定固体化合物的主要原因,当压力从41000到255000个大气压之间进行调整时,氙原子之间的距离会随之发生变化。
为了研究生成的物质稳定存在的原因,研究人员利用单晶衍射观察在不同压力下电子密度的变化情况。结果表明电子云从氙原子向周围扩散,从而使这种化合物得以稳定存在。
研究人员指出由于氙的原子量较大并且很昂贵,目前还不能在实际生产中用于储氢,不过了解了氙储氢的原理,科学家就能找出原子量更小的物质来代替氙。
氙储氢的发现,不仅仅是得到了一种单分子的储氢化合物,而且这种压力-诱导化学反应为合成新的储氢化合物以及其他的活性材料提供了一种新的方法,这个发现也将为储氢新技术的发展提供了重要基础。(赵晏强编译)
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