掺杂过渡金属催化剂是改善材料储氢性能的重要技术途径之一。目前流行的机制认识观点认为：过渡金属阳离子与基体氢化物反应（或产生交互作用）生成催化活性物种，而同时引入的阴离子将以惰性副产物形式存在。本研究组近期研究发现：当采用氟化物作为催化前驱体时，这一流行机制认识存在重大偏差。
实验研究发现，氟化钛（TiF3）掺杂NaAlH4样品的吸/放氢性能优于氯化钛（TiCl3）掺杂样品；而平行开展的第一原理理论计算表明，两种卤素阴离子（F和Cl）的状态与功能存在实质性差异。不同于Cl离子（参与生成惰性副产物NaCl），F有可能以替代离子形式进入氢化物晶格，并由此导致氢化物热力学性质改变。该项研究发现突破了当前单纯关注阳离子或其衍生物的催化作用的认知局限性，为探索协同改善材料热力学和储/放氢动力学性能揭示了新的有效途径（P. Wang, et al., ChemPhysChem, 6 (2005) 2488-2451；L.C. Yin, P. Wang, et al., Phys. Chem. Chem. Phys., 9 (2007) 1499-1502.）。最近，本课题组实验/理论计算研究又进一步揭示了该方法的普适性。
图. 理论计算（右图）阐明的F离子晶格替代所导致的热力学性质改善很好地解释了实验观测结果（左图）。(P. Wang, et al., ChemPhysChem, 6 (2005) 2488-2451；Phys. Chem. Chem. Phys., 9 (2007) 1499-1502.)