可控核聚变能够提供几乎无限且无污染的能源，对未来应用具有巨大潜力[1,2]。目前使用的聚变燃料是氘-氚气体的混合物，具有固定的比例[3,4]。为确保这种珍贵燃料的安全储存和高效输送，开发合适的氢/氢同位素储存技术至关重要[5]。ZrCo合金因其高氢同位素储存能力、低室温平台压力和安全性而受到广泛关注，并已应用于初步研究[6],[7],[8]。然而，ZrCo合金仍存在反应动力学慢和严重歧化的缺点，导致其可逆氢储存能力降低（10次循环后仅剩约40%[9])。因此，亟需开发具有更高效率和长期稳定性的新型ZrCo氢同位素储存材料，这对可控核聚变的发展具有重要意义[10]。
众所周知，亚微米/纳米级材料具有较大的比表面积，可增加氢及其同位素原子的吸附/解离位点，并缩短其在材料内部的扩散距离，从而有效提升材料的反应动力学[11],[12],[13],[14],[15],[16],[17]。机械球磨法是制备小尺度材料的主要技术，尤其是在镁基氢储存合金领域[18,19]。但该方法在ZrCo合金中的应用存在局限性，仅能将其颗粒尺寸减小到5–80微米[20]。更为严重的是，长时间球磨会降低ZrCo的氢储存性能，导致氢化能力（从1.85%降至1.35%）和动力学性质显著下降。
在先前的研究中，我们团队成功实现了ZrCo合金的纳米化。我们最初通过电喷雾沉积与镁热还原结合的方法制备了亚微米级的蜂窝状ZrCo颗粒，在室温下10秒内即可达到其最大储存能力的90%[21]。随后，我们开发了一种空间限域合成方法，将ZrCo纳米颗粒的平均尺寸降至约80纳米，进一步提升了反应动力学，使5秒内即可达到90%的储存能力[22]。最新的研究进展是制备了单晶ZrCo纳米颗粒[23]，8秒内即可达到90%的储存能力。
这些亚微米/纳米级的ZrCo合金在氢储存能力、反应动力学和抗歧化性能方面表现出优异表现，进一步拓展了其在可控核聚变中的应用潜力。这些成果激励我们继续探索多种ZrCo合金的合成方法，以进一步提升其氢储存性能。
甘氨酸-硝酸燃烧过程（GNP）已被广泛用于超细金属氧化物粉末的制备[24],[25],[26],[27]。虽然理论上GNP可用于制备超细Zr/Co氧化物粉末，但H?还原Zr氧化物在热力学上并不有利。相比之下，镁在较低温度下具有较高的还原性[28,29]，且所得金属产物可通过稀酸处理轻松纯化。本文采用“自下而上”的湿化学方法，结合甘氨酸-硝酸过程与镁热还原，制备了亚微米级的ZrCo合金颗粒，并系统优化了合成过程。详细研究了其相组成、微观结构以及氢/氢同位素储存性能。所得ZrCo颗粒（简称GNP-ZrCo）具有高纯度、高结晶性，接近理论值的氢/氢同位素储存能力，同时具备超快反应动力学（5秒内吸收90%的最大容量）。此外，GNP-ZrCo的歧化比例和脱氢温度也有所降低，循环稳定性提高了20%。这项工作为多组分纳米材料的制备提供了创新方法，这些纳米材料有望成为可控核聚变的理想储能材料。
