作为“零碳”能源，氢能具有非常高的单位质量能量密度，可替代日益枯竭的化石能源和减缓化石燃料使用造成的环境污染。发展可持续的氢能系统是实现“深度脱碳”这一目标的重要途径。氢燃料汽车是最有潜力的氢能应用方向，氢气高效储存和利用是解决能源危机的有效策略。小、轻、安全的储氢材料是当前的重要研究方向，开发新型储氢材料是氢能应用的挑战。
作为一种常见的一维碳材料，碳纳米管（CNT）具有低密度、高比表面积和高导电性的优点。特别是，由于其管道结构和多壁CNT之间的石墨层间隙，负载有金属活性位点的CNT已成为最有潜力的储氢材料。然而，CNT上的固有疏水性和悬挂键会导致CNT的结构不稳定和团聚，实际储氢仍然无法满足人们对车载储氢技术的条件。通常，碳纳米管中氢的扩散速率和吸附能力同时决定了氢的吸附性能。通过调整CNT的电子结构，可以改变CNT和氢分子之间的相互作用，从而减少氢分子和CNT壁之间的摩擦，提高通道中氢的扩散速率。随着吸附氢的增加，氢的扩散更加困难，碳纳米管中氢的扩散和吸附决定了其储氢性能。本研究中，我们跳出传统的极性官能团接枝方式，通过优化氮掺杂碳纳米管（N-CNT）或镍掺杂碳纳米管的表面性能，合成了几种CNT基复合材料，实验结果表明，fg-Ni-CNT-PLLA和N-CNT-La2O3具有优异的吸氢性能。因此，这项工作开发了一种提高CNT基材料储氢性能的高效策略。
该项成果以Manipulating active sites on carbon nanotube materials for highly efficient hydrogen storage为题发表在材料化学领域一区期刊Applied surface science上。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.156740