随着全球能源需求的持续增长和化石燃料的广泛消耗，传统能源越来越无法满足快速发展的需求。同时，与化石燃料使用相关的环境问题也日益严重，这凸显了探索清洁高效可再生能源的紧迫性[1]。氢是一种可以从水中直接提取的可再生能源，在向新能源的过渡和利用中具有决定性意义。此外，作为二次可再生能源，氢因其高能量密度和零碳排放潜力而成为21世纪最具前景的清洁能源之一[2],[3],[4],[5]。
经济、高效且安全的氢储存方法对于发展氢能、减少碳排放和提高可再生能源的利用效率至关重要[6]。目前，主要有四种氢储存技术：高压气体储存、低温液体储存、有机液体储存和固态储存[7]。高压气体技术虽然设计相对简单，但其储存密度不足以满足要求，并且存在爆炸风险[8]。低温液体储存虽然具有较高的氢储存密度，但能量损失较大且容易泄漏[9]。有机液体技术虽然比前两种方法在泄漏风险上更安全，但面临氢载体毒性、氢释放过程复杂以及应用范围有限等挑战[10],[11],[12]。相比之下，固态氢储存有效解决了传统氢储存方法中的诸多问题，如储存密度低、安全风险和运输挑战。与有机液体技术相比，固态氢储存在更多场景中更为成熟和应用广泛[13],[14],[15]，例如移动应用、固定应用和调峰电站[16]。
固态氢储存主要分为化学吸附和物理吸附。化学吸附利用较强的化学键来储存氢，例如基于镁的材料[17,18]和复杂氢化物[13,19]，通常需要加热才能释放氢，导致脱氢过程在高温下进行。尽管理想氢储存密度较高（7.6 wt%），但基于镁的材料只有在超过300°C的温度下才能快速脱氢。而物理吸附则依靠范德华力捕获H2，因此在室温下的吸附容量和储存密度较低。不过，物理吸附具有高度可逆性的优势，吸附过程不需要大量能量输入。尽管已经付出了很多努力，但在同时提高储存密度和降低能量输入方面仍面临重大挑战。
近年来，在众多固态储存材料中，氮化硼（BN）因其高氢储存能力和在中等温度下可逆吸附和解吸氢的能力而成为固态氢储存的杰出代表。作为碳的等电子结构，氮化硼被认为是一种更有前景的氢储存介质，这主要归因于B-N键的部分离子性质，其吸附力比C-C键更强。氮化硼有四种晶体形式：菱形氮化硼（r-BN）、六方氮化硼（h-BN）、纤锌矿氮化硼（w-BN）和立方氮化硼（c-BN）。其中，h-BN和c-BN是稳定相，而r-BN和w-BN是亚稳相[20]。h-BN是最稳定且应用最广泛的氮化硼晶体相，在科学研究中受到了广泛关注。鉴于其优异的稳定性和多功能性，以下讨论将主要集中在h-BN上。h-BN由交替排列的硼和氮原子组成，形成类似石墨烯的层状结构，因此常被称为“白色石墨”[21]。其超薄的结构为气体分子和杂质的吸附提供了更大的表面积。此外，它还可以形成三维多孔结构，如氮化硼纳米管和氮化硼海绵[22],[23],[24]。这些特性使h-BN非常适合用于气体吸附和废水处理[25],[26],[27],[28]。然而，在典型条件下，块状氮化硼的氢储存性能并不理想[29,30]。这一限制凸显了开发先进合成和改性策略以提高氮化硼基材料氢储存能力的迫切需求。但目前关于h-BN及其衍生物在氢储存方面的研究仍较为分散，缺乏系统总结和比较其合成路线、改性策略和储存性能的综述。
在本综述中，我们全面介绍了h-BN在氢储存领域的应用。首先，我们系统总结了实现特定结构和形态的各种制备方法，并讨论了每种合成方法的优缺点。接下来，我们分析了h-BN的氢储存机制，重点关注其物理和化学吸附过程。此外，我们还评估了通过调控其内部机制（包括形态控制、缺陷工程、非金属掺杂和金属改性）来提升h-BN储存性能的策略，如图1所示。最后，我们强调了结合先进合成和改性技术、全面的性能评估及机制理解的综合性研究方法的重要性，以指导下一代h-BN氢储存材料的设计。我们相信，本综述将激发进一步的研究，并激发人们对氮化硼在固态氢储存应用潜力的广泛兴趣。
