第32卷，第8期 2012年8月
谱学与光谱分析光
Spectroscopy and Spectral Analysis
氮气水合物储氢的激光拉曼光谱研究孟庆国1-2，刘昌岭1-2，业渝光1-2，李承峰2.3 1.国土资源部海洋油气资源和环境地质重点实验室，山东青岛266071
2.青岛洋地质研充所，山东青岛266071 3.中国海洋大学光学光电子实验室，山东青岛
266100
Vol. 32, No. 8, pp2139-2142
August，2012
摘要近年来，笼型水合物储氢已成为储氢研究的热点之一，采用激光拉受光谱开展了以氮气水合物为截体的储氢实验研究。在较为温和的条件下(15MPa，一18℃C)，使合成的氮气水合物与氢气发生反应，对反应产物的拉曼光谱分析结果显示，氢气分子进人到水合物的笼型结构中，并且呈现出多分子的笼占有状态；氮气水合物与复气的反应时间是影响储氢效果的重要因素。研究结果表明，氮气水合物有希望成为一种有效的储氢介质。
拉受光谱；氢气水合物；氮气水合物；储氢；反应时间
关键词
中图分类号：TK91
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)08-2139-04
并对H分子在水笼中的占有情况进行了描述，认为小笼中填充2个H分子，大笼中填充4个Hs分子。而Lokshin 等*认为，大孔穴填充2~4个H分子，面小孔穴中只能填
氢能作为一种环保高效的能源成为全世界的一大研究热点，3，目前，氢能开发和利用的关键在于储存和运输，而氢气储存是氢能应用的瓶颈技术[3.↑]，目前储氢材料的研究趋势主要有金属氢化物储氢材料、微孔吸附储氢材料和笼型水合物储氢材料三种()，笼型水合物储氢材料主体分子是水，储存氢排放的唯一产物是水，零污染且成本低廉。因此，开展水合物储氢研究不仅对工业生产，而且对全球环境和人类的长远发展也具有重要意义。
气体水合物，又称笼型包合物，是一种外表似冰非化学计量的晶体化合物。水合物的主体水分子通过氢键形成不同直径的多面体笼型孔穴，客体分子（多为小分子，例如CH， N，CO，H,S等)填充在孔穴中，客体分子与主体分子闻的范德华力是水合物的结构形成和稳定存在的关键，水合物常见的晶体结构类型有：sI，sI和sH。形成何种结构类型，往往取决于客体分子的尺寸大小。sI水合物晶胞由2个小笼(5")和6个大笼(5"6")组成：sⅡ水合物晶胞由16个小笼(5")和8个大笼(5"6*)组成；而sH水合物晶胞含有3个小笼(5"）、2个中笼(4"5°6")和6个大笼(5"6*)[)
拉曼光谐能够有效监测分子振动和转动状态的变化，在储氢实验研究中应用广泛。Mao等t"采用Raman等方法对 H水合物进行了系统研究，发现纯H水合物为Ⅱ型结构，
充一个Hz分子。Strobel等)采用Raman光谐研究发现，简单IⅡ型Hz水合物小孔穴中只能填充一个Hz分子。Florusse 等{)]研究THF-H-水形成的二元水合物时发现，其形成压力可降低约两个数量级，且有良好的稳定性。水合物形成压力的大大降低，为水合物储氢迈出了关健的一步，Lee等() 利用Raman光语发现，尔分数为0.56%的THF溶减形成的THF-H二元水合物中，每个小笼包含有2个H分子。 Strobel等02]和Talyzin[13]的进一步研究发现，随着THF库尔分数减少，THF-H:二元水合物中的小笼最多被一个H 分子占据，在适中压力下，不存在多个H分子占据大穴的情况.国内水合物储氢研究工作起步较晚，相关报道主要集中在李小森等的研究(14-15)，但采用Raman光谱技术开展水合物储氢实验的研究报道鲜见。
研究针对氢气水合物生成难的现实，以氮气水合物(sⅡ)作为载体，在相对温和的生成条件下开展氢气水合物储氢的实验研究，采用激光拉曼光谱法对产物进行了分析，考察了氮气水合物与氢气的反应时间对储氢的影响，
1 1.1
实验部分仪器与试剂
收稿日期：2012-02-15，修订日期：2012-05-13
基金项目：国家白然科学基金项目（41072037)和国土资额部公益性行业科研专项(2011026)资助
作者简介：盂庆国，1983年生，青岛海洋地质研究所研究实习员万方数据
e-mail: mengqimg@126,com; mengqimg@163, com