過渡金屬Ti與C-,2-H-,4-合成金屬有機(jī)配合物及其儲(chǔ)氫性能研究.pdf

1、從目前國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)氫材料的發(fā)展?fàn)顩r來看，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)局的Taner Yildirim博士領(lǐng)導(dǎo)研究小組，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)的鈦和乙烯小型碳?xì)浠衔锬軌蛐纬煞€(wěn)定的配位結(jié)構(gòu)，這種復(fù)合材料能吸收相當(dāng)于其重量14％的氫的高理論儲(chǔ)氫量。其具有釋放氫時(shí)熱效應(yīng)小和放氫動(dòng)力學(xué)性能比較好的特點(diǎn)，作為新型儲(chǔ)氫材料概念的提出，引起國(guó)際上的普遍關(guān)注。隨后弗吉尼亞大學(xué)Bellave Shivaram教授實(shí)驗(yàn)室做博士后的亞當(dāng)·菲利浦，用一束激光將鈦在乙烯氣體中蒸發(fā)，所形

2、成的復(fù)合材料在基底上形成一層薄膜。然后，他在室溫下將氫加入到這種合金中，發(fā)現(xiàn)合金的重量增加了14％，通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一理論。但其合成工藝復(fù)雜，不易大批量生產(chǎn)。若能探索解決乙烯—鈦簡(jiǎn)單的的合成工藝和乙烯鈦的放氫化問題，則有可能使資源豐富和成本低的乙烯鈦化合物儲(chǔ)氫材料率先實(shí)際應(yīng)用與燃料電池驅(qū)動(dòng)的車載移動(dòng)氫源上。 本研究以Ti和C2H4為原料，探索新的乙烯鈦化合物的合成方法和途徑，首先采用磁控濺射和金屬蒸汽法對(duì)鈦與乙烯作了嘗試性的合成

3、。隨后通過引入機(jī)械力化學(xué)方法，即對(duì)某種材料反應(yīng)體系引入機(jī)械能量對(duì)鈦與乙烯進(jìn)行合成，合成是在乙烯氣氛下，機(jī)械球磨合成C2H4－Ti。采用XRD、TG—DSC、SEM、MS、等方法系統(tǒng)地研究了乙烯與鈦的合成方法，合成球磨參數(shù)。并對(duì)球磨合成C2H4－Ti的放氫性能進(jìn)行測(cè)試。由機(jī)械球磨乙烯與鈦，研究了合金電極材料與乙烯球磨的有機(jī)包覆?；谝陨瞎ぷ鞯玫饺缦卵芯拷Y(jié)果： 采用磁控濺射和金屬蒸汽法，由于合成條件苛刻，合成難以進(jìn)行。采用機(jī)械球磨氣

4、—固反應(yīng)合成C2H4－Ti，合成體系簡(jiǎn)單便利。在球磨時(shí)間為24小時(shí)后，觀察在球磨罐中還殘留部分多余乙烯鈦塊狀體，表明反應(yīng)不完全均勻。隨著球磨時(shí)間的增加，反應(yīng)物粘接厲害，在球磨24小時(shí)試樣的圖譜中可見，基本以聚乙烯相存在，表明反應(yīng)有聚乙烯產(chǎn)生，乙烯聚合包覆于鈦粉顆粒表面。隨球磨時(shí)間的增加，鈦與乙烯結(jié)合后，包覆于表面的聚合物又脫落。用四氫呋喃清洗表面聚合物，清洗后的產(chǎn)物熱分析，仍有失重。則乙烯與鈦粉顆粒球磨時(shí)，鈦粉顆粒在破碎時(shí)，小顆粒與乙烯

5、雜化團(tuán)聚一起，乙烯鈦團(tuán)聚顆粒表面在與乙烯化合。在乙烯鈦放氫熱重和質(zhì)譜圖中，室溫～400℃區(qū)間的分解產(chǎn)物中主要組成為氫氣，當(dāng)加熱溫度升高時(shí)其他氣體量增加。 乙烯與含Ti的儲(chǔ)氫合金反應(yīng)形成一層包覆膜，其中鈦粉顆粒表面與乙烯聚合物層之間的界面似乎為乙烯分子與Ti的儲(chǔ)氫合金顆粒表面原子的化學(xué)吸附結(jié)合，這意味著其界面具有較強(qiáng)的結(jié)合力。外包覆層的聚乙烯膜具較好的耐無機(jī)堿（KOH）的腐蝕，這一現(xiàn)象是否對(duì)一些高放電容量但易受堿性水溶液腐蝕的儲(chǔ)氫