张道礼教授团队在六方氮化硼储氢研究中取得重要进展

      6月27日，Nature Communications期刊在线发表了光学与电子信息学院张道礼教授课题组与^科学院上海微系统研究所王浩敏研究员课题组合作的题为“Isolating hydrogen in hexagonal boron nitride bubbles by a plasma treatment”的研究成果。光学与电子信息学院2015级博士研究生贺立为论文的^作者，张道礼和王浩敏为共同通讯作者。

      该研究^提出了将等离子体技术与六方氮化硼(h-BN)相结合能够从碳氢化合物中提取出氢气并将其隔离存储在h-BN的层间间隔中，为微纳尺度领域的氢提取及氢存储技术提供了新的思路方案。

      研究成果在Nature Communications期刊在线发表

      六方氮化硼(h-BN)是一种结构和石墨烯类似的六方晶系二维层状晶体材料，不同的是它由硼、氮两种元素交替组成晶体结构，层间依旧是依靠范德华力(van der Waals Force)紧密结合。更重要的是，h-BN是现已知所有二维材料中^的绝缘材料，被公认为电子器件理想的衬底和隧穿势垒材料，并拥有极好的耐高温、抗氧化性能。研究人员在不经意间发现一个有趣的现象，当采用微弱功率的射频线圈将氩气、氧气以及氢气分别裂解成等离子体对h-BN表面进行处理后，只有被氢气等离子体(H-Plasma)处理过的表面会产生气泡结构，而另外两种等离子体所处理过的样品表面则几乎没有任何变化(见下图)。

      轻微的Ar，O2，H2Plasma处理对h-BN表面的影响

 

      更有趣的是，随后研究人员发现当采用甲烷(见下图)、乙炔以及氩氢混合气的等离子体对h-BN样品进行处理后都能使之表面形成尺寸可控的微米级气泡。经过一系列深入的分析表征后，研究人员证明了h-BN结构的完整性以及气泡内所存储的正是氢气。

      通过CH4-Plasma处理将H2提取并分离存储在h-BN层间

      据悉，该研究工作的合作单位还有维也纳大学、日本国家材料科学研究所等，工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目等资助。