過(guò)渡金屬氧化物對(duì)鎂吸氫性能催化機(jī)理研究.pdf

1、為改善鎂儲(chǔ)氫材料較籌的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能，在鎂中添加過(guò)渡金屬氧化物(M<,x>O<,y>)作為催化劑被認(rèn)為是一種有效的方法，但目前有關(guān)M<,x>O<,y>的催化機(jī)理研究還不是很深入。本論文采用Rietveld方法從物相和結(jié)構(gòu)變化的角度研究了所添加的過(guò)渡金屬氧化物對(duì)Mg吸氫性能的催化機(jī)理。 本論文采用高能反應(yīng)球磨法制備了Mg+x wt.％M<,x>O<,y>(x=0、5、20，M<,x>O<,y>分別為Cr<,2>O<,3>、V<,

2、2>O<,5>和Fe<,3>O<,4>，研究發(fā)現(xiàn)添加上述3種過(guò)渡金屬氧化物后，Mg的吸氫性能得到明顯改善。在473K時(shí)，Mg+5 wt.％Cr<,2>O<,3>在160s內(nèi)吸氫量達(dá)到5.0wt.％，Mg+5 wt.％Fe304在120s內(nèi)吸氫量達(dá)到4.3wt.％，Mg+5 wt.％V<,2>O<,5>在100s內(nèi)吸氫量達(dá)到3.6wt.％。 Rietveld方法分析表明，對(duì)于Mg+x wt.％Cr<,2>O<,3>(x=0、5、2

3、0)復(fù)合儲(chǔ)氫材料，在氣固吸、放氫循環(huán)過(guò)程中有少量Cr<,2>O<,3>被還原成Cr，從而使Cr<,2>O<,3>產(chǎn)生部分缺陷，為吸放氫反應(yīng)提供了反應(yīng)的活性中心，同時(shí)由于Cr兩種價(jià)態(tài)的存在，有利于改善鎂的吸氫性能；對(duì)于Mg+x wt.％V<,2>O<,5>復(fù)合儲(chǔ)氫材料，V被還原后進(jìn)入到MgH2的晶格中，形成了Mg<,0.45>V<,0.55>H<,2>相，從而使MgH<,2>品格變大，有利于氫的快速進(jìn)入；對(duì)于Mg+x wt.％Fe<,3>

4、O<,4>(x=0、5、20)復(fù)合儲(chǔ)氫材料，F(xiàn)e<,3>O<,4>被Mg還原后生成了Fe和少量Fe<,0.942>O，其催化機(jī)理與Mg+x wt.％Cr<,2>O<,3>體系相似。另外，本文應(yīng)用Rietveld法從定量的角度解釋了所制備的儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫量小于理論儲(chǔ)氫量的原因，主要是由于在反應(yīng)球磨制備和吸放氫循壞過(guò)程中MgO生成造成的。 最后本論文對(duì)納米晶/非晶態(tài)Mg+xwt.％Mg<,1.8>La<,0.2>Ni(x=10、20、