作为轻金属配位氢化物的代表,NaAlH₄具有较高的理论储氢容量,它可以在较温和条件下可逆地吸放氢,因此被认为是21世纪最有发展前景的储氢材料之一。然而,它还存在着吸放氢温度过高、动力学较慢等不足,这些问题严重阻碍了它的实际应用。研究发现,添加催化剂能够有效地改善NaAlH₄的吸放氢动力学性能和循环稳定性。钛基过渡金属碳化物二维晶体（MXene）独特的二维结构和可调控的微观形貌使其有望成为理想的添加剂。本文以NaAlH₄为研究对象,以二维Ti₃C₂及其复合材料为添加剂,研究其对NaAlH₄体系储氢性能的影响规律及微观机制。具体研究内容如下:采用氢氟酸刻蚀Ti₃AlC₂成功地制备了二维Ti₃C₂,测试了不同添加量Ti₃C₂的NaAlH₄复合材料的储氢性能。结果表明:随着添加量的增加,起始放氢温度逐渐降低,放氢容量也逐渐减小。添加10 wt%Ti₃C₂的NaAlH₄复合材料具有优异的储氢性能,起始放氢温度降低到90°C,100°C时180 min内可以放出3.14 wt%的氢气,140°C时可以在17 min内迅速地放出3.7 wt%以上的氢气,反应200 min后放氢量可以达到4.5 wt%。除此之外,该样品表现出了良好的循环可逆性和稳定性。循环5周后,放氢温度和放氢量保持稳定,总的放氢容量可以达到4.45 wt%左右,是第一周放氢量的92.7%。添加10 wt%Ti₃C₂的NaAlH₄样品的储氢性能明显提高,这表明二维Ti₃C₂对NaAlH₄具有较好的催化活性。采用热处理法成功地制备了不同气氛热处理的Ti₃C₂,测试了不同气氛热处理样品对NaAlH₄储氢性能的影响。结果表明,添加10 wt%C₂H₂气氛热处理样品的NaAlH₄具有良好的储氢性能,起始放氢温度显著地降低,循环可逆性和稳定性明显地提高。该体系的起始放氢温度降低到85°C,与纯NaAlH₄相比,降低了70°C,第一周的总放氢量可达4.97 wt%。140°C时,9 min内可以快速地释放出3.7 wt%以上的氢气,反应200 min后放氢量可以达到4.91 wt%。即使在100°C,180 min的放氢量可以达到3.5 wt%。此外,循环5周后可以可逆地释放出4.65 wt%的氢气,是第一周放氢量的93.6%。研究表明含钛物种与高的碳含量协同作用催化NaAlH₄分解放氢。采用溶液自组装法成功地制备了二维Ti₃C₂负载CeF₃的纳米粉末（命名为:Ti₃C₂/CeF₃）,测试了Ti₃C₂/CeF₃对NaAlH₄储氢性能的影响。结果表明,添加10 wt%Ti₃C₂/CeF₃后,NaAlH₄的储氢性能显著地提高,体系的吸放氢操作温度明显降低,放氢动力学显著提高。与纯NaAlH₄相比,掺杂10 wt%Ti₃C₂/CeF₃的NaAlH₄样品的起始放氢温度降低了68°C,第一周的放氢量可以达到5.25 wt%,比添加10 wt%Ti₃C₂的NaAlH₄样品高出了0.45 wt%,第一步分解反应的放氢量是3.7 wt%。140°C时,13 min可以快速地释放出3.7 wt%的氢气,反应200 min后放氢量可以达到4.78wt%。即使在100°C,180 min的放氢量可以达到3.27 wt%。循环放氢测试表明掺杂10 wt%Ti₃C₂/CeF₃的NaAlH₄样品在循环5周后可以保持4.8 wt%的放氢量,是第一周的91.4%。研究表明二维Ti₃C₂/CeF₃能够有效地改善NaAlH₄的储氢性能。