近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾曉成教授（千人計(jì)劃B獲得者，美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校Ameritas大學(xué)講座教授）研究組與美國(guó)普渡大學(xué)Joseph S. Francisco講座教授（美國(guó)科學(xué)院院士、美國(guó)藝術(shù)及科學(xué)院院士、前美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)）合作，通過(guò)理論研究發(fā)現(xiàn)常溫下氫氣分子可以在碳納米管內(nèi)形成低維氫氣水合物，使得利用碳納米管清潔、安全地儲(chǔ)存氫氣成為可能。該成果發(fā)表在7月30日的《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上，并被選作封面和熱點(diǎn)文章。

　　氣體水合物是水與小分子氣體形成的非化學(xué)計(jì)量性籠狀晶體物質(zhì)，又稱籠型水合物。水合物晶體是一個(gè)高效的分子水平的氣體儲(chǔ)存器，每立方米水合物可以儲(chǔ)存160-180 m3 天然氣。常見(jiàn)的氣體水合物為甲烷水合物（俗稱可燃冰），是一種重要的后續(xù)能源。由于氫分子直徑非常小，需要在高壓或存在水合物促進(jìn)劑時(shí)才能生成穩(wěn)定的水合物。研究人員基于前期關(guān)于低維冰以及氣體水合物的研究工作，提出將氫氣分子放入一維碳納米管中的新思路，理論預(yù)測(cè)了常溫常壓下低維氫氣水合物的形成。研究發(fā)現(xiàn)，與體相水合物中氣體分子被水分子籠穴包絡(luò)不同，一維氫氣水合物中氫氣分子形成準(zhǔn)一維分子鏈包絡(luò)在一維冰納米管內(nèi)。特別是在八邊形冰納米管內(nèi)，氫氣分子鏈可以像液體一樣自由地沿軸向流動(dòng)。

　　這項(xiàng)研究工作有望對(duì)潔凈安全的儲(chǔ)存氫氣產(chǎn)生重要影響。論文的共同第一作者是中國(guó)科大博士后趙文輝、特任副研究員王路以及美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校研究助理教授Jaeil Bai。

    上述研究得到了中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金委、教育部以及國(guó)家千人計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》封面