我国研发出首个室温超快氢负离子导体

日期： 2023-04-06

浏览次数: 373

来源：科技日报

科技日报北京4月5日电 (记者陆成宽)我国科学家在室温下实现超快氢负离子传导！中科院大连化学物理研究所陈萍研究员、曹湖军副研究员团队提出了一种全新的材料设计研发策略，通过机械化学方法，在稀土氢化物——氢化镧晶格中故意制造大量的缺陷和纳米微晶，研发出首个室温环境下超快氢负离子导体。相关研究成果4月5日发表于《自然》杂志。

在某些条件下，一些材料经历有序—无序相变，而转变为具有高离子电导率和低迁移能垒的超离子态。在这种状态下，离子会像在液体中一样快速地穿过材料的刚性晶体结构。

这种现象有利于化学能量的转换，因为它允许离子在没有液体或软膜分离电极的情况下移动。然而，很少有固态材料能在室温环境条件下达到这种状态。

“在室温环境下表现出超离子传导的氢负离子导体材料，将为构建全新的全固态氢化物电池、燃料电池和电化学转化池提供巨大的机遇。”陈萍介绍。

氢负离子具有强还原性和高氧化还原电势，已经成为研究者们关注的重点。“近年来，科学家已经开发了几种氢负离子导体，比如碱土金属氢化物和稀土金属氧氢化物，它们以能够实现快速氢迁移而闻名。”陈萍说，然而它们都不能在室温环境下实现超离子传导。

此次，研究人员创新地采用机械球磨制备方法，通过撞击和剪切力，造成氢化镧晶格的畸变，形成了大量的纳米微晶和缺陷。这些晶格缺陷可以显著抑制氢化镧的电子传导，使其电子电导率相比结晶良好的氢化镧下降5个数量级以上。

更重要的是，材料结晶度的改变对氢负离子传导的干扰并不显著，可以在“震”住电子转移的同时，仍旧“维持”氢负离子的快速传输，最终获得了优异的氢负离子传导特性。

在以往的研究中，氢负离子导体只能在300℃左右实现超快传导。而这项研究在-40℃至80℃的温和条件下实现了超快离子传导。同时，研究人员还首次实现了室温全固态氢负离子电池的放电，证实了这种全新电池的可行性。

谈起超快氢负离子导体与超导体的区别，陈萍介绍，超导是零电阻传递电子的导体，而超快氢负离子导体传递的是氢负离子。

“许多已知的氢化物材料都是离子—电子混合导体。”陈萍说，我们建立的这种材料工程策略具有一定的普适性，有望为氢负离子导体的研发打开局面。《自然》审稿人评价，该工作展示了一种非常有趣且新颖的研究方法。

上一篇：上海市稀土协会成立十周年庆祝大会暨第三届第三次会员大会会议通知下一篇：管理科学与工程学会能源环境管理分会年会召开

Hot News / 相关推荐

协会参加2026上海进出口公平贸易工作会议并作交流发言

2026 - 07 - 21

点击次数: 3

2026年7月20日下午，市商务委召开2026上海进出口公平贸易工作会议。市商务委副主任王超出席会议并讲话。会上，商务部贸易救济调查局、上海海关相关负责同志及实务专家分别就贸易调整援助政策及进口贸易救济调查、非关税减让措施、出口管制和经济制裁的新动态与应对等内容作授课。全市各区商务部门的相关负责同志，以及全市近50家进出口公平贸易工作站负责人员，共计80余人参会。上海市稀土协会秘书长崔中倪在会上作...

协会参加2026上海进出口公平贸易工作会议并作交流发言

2026 - 07 - 21

点击次数: 4

四津-自由基-桥式镧系配合物：从二核到三核单分子磁铁

2026 - 07 - 21

点击次数: 6

来源：X-MOL镧系系 4f 轨道的固有屏蔽导致磁交换弱，这一根本性限制可以通过使用自由基桥配体来解决。在这项工作中，我们采用了电子缺失配体 3,6-bis（2,2′-二吡基）-1,2,4,5-四甲苯（bbpytz），并通过有意控制 bbpytz 和 Ln（acac）3 的化学计量，制备了一系列二核和三核镭系配合物。该方法得到了双核复形 [LnIII2（bbpytz•–）（μ2–OH）（acac）...

由水分诱导的单晶到单晶转变引发的三维镧系有机框架剧烈结构剧变

2026 - 07 - 21

点击次数: 6

来源：X-MOL由于配位键的不稳定性以及配位数和几何形状的变化，镧系-有机框架（LnOFs）在外部刺激（光、热和溶剂）下常会发生单晶到单晶（SCSC）的转变。然而，室温湿度（RT）诱导的 SCSC 转变在三维 LNO 中仍然极为稀少。本文报告了两个三维 LNOF 中 RT 中由湿度诱导 SCSC 转变的罕见实例。针状 SCs，（NH 4 ）[LnL 2 ]·4DMF（Ln = Eu，1;...