過渡金屬氧化物對鎂吸氫性能催化機理研究.pdf

1、為改善鎂儲氫材料較籌的吸放氫動力學(xué)性能，在鎂中添加過渡金屬氧化物(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渡金屬氧化物對Mg吸氫性能的催化機理。 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種過渡金屬氧化物后，Mg的吸氫性能得到明顯改善。在473K時，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，對于Mg+x wt.％Cr<,2>O<,3>(x=0、5、2

3、0)復(fù)合儲氫材料，在氣固吸、放氫循環(huán)過程中有少量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，同時由于Cr兩種價態(tài)的存在，有利于改善鎂的吸氫性能；對于Mg+x wt.％V<,2>O<,5>復(fù)合儲氫材料，V被還原后進入到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，有利于氫的快速進入；對于Mg+x wt.％Fe<,3>

4、O<,4>(x=0、5、20)復(fù)合儲氫材料，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氫材料儲氫量小于理論儲氫量的原因，主要是由于在反應(yīng)球磨制備和吸放氫循壞過程中MgO生成造成的。 最后本論文對納米晶/非晶態(tài)Mg+xwt.％Mg<,1.8>La<,0.2>Ni(x=10、20、