水熱法合成的過渡金屬化合物摻雜對(duì)Li-Mg-B-H儲(chǔ)氫體系的改性研究.pdf

1、硼氫化鋰(LiBH4)因其18.4wt％的高儲(chǔ)氫容量而被認(rèn)為是一種有潛力的儲(chǔ)氫材料。但是，LiBH4分子內(nèi)部的強(qiáng)鍵合作用使其具有較高的熱力學(xué)穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致放氫溫度過高，吸放氫動(dòng)力學(xué)緩慢，以及吸放氫反應(yīng)的可逆性較差，因而極大地限制了它的實(shí)際應(yīng)用。
　　針對(duì)LiBH4吸放氫性能的改善已經(jīng)提出了多種解決方法。其中，LiBH4與MgH2復(fù)合可構(gòu)成一個(gè)具有較高儲(chǔ)氫容量，吸放氫動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)良的可逆儲(chǔ)氫體系。為進(jìn)一步優(yōu)化該體系的儲(chǔ)氫性能，我們

2、通過水熱反應(yīng)合成了納米棒狀La(OH)3和ZrO2，以及鈦酸鹽納米管和納米片，并將它們作為催化劑前驅(qū)體加入到2LiH+MgB2復(fù)合物（2LiBH4+MgH2的放氫態(tài)）中，研究它們對(duì)2LiBH4+MgH2復(fù)合儲(chǔ)氫材料吸放氫反應(yīng)的催化效果和機(jī)理。
　　納米棒狀La(OH)3的摻雜對(duì)2LiH+MgB2的放氫動(dòng)力學(xué)和循環(huán)吸放氫性能有著良好的改善效果。XRD測(cè)試結(jié)果表明，La(OH)3在第一次吸氫過程中轉(zhuǎn)化成為LaB6，而LaB6可以作為M

3、gB2的形核中心，從而縮短了MgB2形核的孕育期，加速了第二步放氫反應(yīng)的進(jìn)行。
　　納米棒狀ZrO2摻雜的2LiH+MgB2體系表現(xiàn)出更為優(yōu)異的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性。通過XRD，SEM和HRTEM等分析測(cè)試發(fā)現(xiàn)，納米棒狀ZrO2在第一次吸氫過程中轉(zhuǎn)化為5nm大小的ZrB2納米顆粒。由于ZrB2與MgB2具有相同的結(jié)構(gòu)和極相近的晶胞常數(shù)，ZrB2納米顆粒成為MgB2極佳的形核劑，因此放氫動(dòng)力學(xué)性能得到了極大的提高。另外，Zr

4、B2納米顆粒在高溫條件下具有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，從而保證了ZrO2摻雜的2LiH+MgB2復(fù)合物體系具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　此外，我們還通過水熱反應(yīng)方法制備了鈦酸鹽納米管(TNTs)和鈦酸鹽納米片（TNS），并將二者作為催化劑加入到2LiH+MgB2復(fù)合物體系中。結(jié)果表明，TNTs和TNS均可顯著改善2LiH+MgB2復(fù)合物體系的放氫動(dòng)力學(xué)性能，并且TNTs的催化效果比TNS更好。但TNTs摻雜的2LiH+MgB2復(fù)合