Mg基化合物的制備新方法及其形成機理的研究.pdf

1、高儲氫容量和低成本的輕質 Mg基儲氫材料被認為是最具應用前景的固態(tài)儲氫材料之一。本文在綜述 Mg基儲氫材料的性能、傳統(tǒng)制備方法及其存在問題的基礎上,使用MgH2粉末代替 Mg粉末,和其他元素粉末(Ni、Cu、Si)燒結制備 Mg2Ni、Mg2Cu和Mg2Si化合物。采用粉末 X射線衍射分析(XRD)、熱重/差示掃描量熱分析(TG/DSC)、X射線吸收精細結構分析(XAFS)以及密度泛函理論(DFT)等手段,系統(tǒng)地研究 Mg基化合物的制備

2、新方法以及H在Mg基化合物形成過程中所起的作用及其反應機理。
　　通過對2Mg+M(M=Ni、Cu和Si)和2MgH2+M混合物壓片后在300、350、400、450和500 oC進行5 h的燒結,我們發(fā)現(xiàn)2Mg+M體系產物中 Mg基化合物的產率隨溫度的升高而增加,且增加速率基本不變;而2MgH2+M體系中 Mg基化合物產率的增加速率在350和400 oC之間有一個明顯變大的過程。通過比較400 oC燒結20 h的產物發(fā)現(xiàn),2Mg

3、+M燒結產率很低,而2MgH2+M燒結后幾乎全部形成 Mg2M相、產率達到96 wt.％以上。
　　對2MgH2+M混合粉末以及純 MgH2進行了TG/DSC測試,發(fā)現(xiàn)2MgH2+M混合物粉末的放氫峰對應的溫度低于純 MgH2放氫溫度,因此我們可以推斷,2MgH2+M在350 oC和500 oC之間燒結動力學的提高與H元素有關。
　　為了弄清 H在促進 Mg基化合物形成的作用及機理,我們選擇4Mg+Ni以及4MgH2+Ni體

4、系在450 oC進行原位時間分辨 X射線吸收精細結構測試。通過對兩者的徑向分布函數(shù)和振蕩函數(shù)分析發(fā)現(xiàn),在反應的第一階段(0~1.5 h),兩者徑向分布函數(shù)的第一近鄰配位峰變化不大,為 Ni-Ni配位;在反應的第二階段(1.5~4.5 h),4Mg+Ni體系的第一近鄰配位峰強度緩慢下降,鍵長有所增大,而4MgH2+Ni體系的第一近鄰配位峰強度出現(xiàn)了突然下降,鍵長的增加也比4Mg+Ni體系中要明顯;到了反應的第三階段(4.5~11 h),4