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

1、從目前國內(nèi)外儲氫材料的發(fā)展狀況來看，美國國家標準和技術(shù)局的Taner Yildirim博士領(lǐng)導研究小組，通過計算發(fā)現(xiàn)的鈦和乙烯小型碳氫化合物能夠形成穩(wěn)定的配位結(jié)構(gòu)，這種復合材料能吸收相當于其重量14％的氫的高理論儲氫量。其具有釋放氫時熱效應小和放氫動力學性能比較好的特點，作為新型儲氫材料概念的提出，引起國際上的普遍關(guān)注。隨后弗吉尼亞大學Bellave Shivaram教授實驗室做博士后的亞當·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％，通過實驗證實了這一理論。但其合成工藝復雜，不易大批量生產(chǎn)。若能探索解決乙烯—鈦簡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氫材料率先實際應用與燃料電池驅(qū)動的車載移動氫源上。 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鈦與乙烯作了嘗試性的合成

3、。隨后通過引入機械力化學方法，即對某種材料反應體系引入機械能量對鈦與乙烯進行合成，合成是在乙烯氣氛下，機械球磨合成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)。并對球磨合成C2H4－Ti的放氫性能進行測試。由機械球磨乙烯與鈦，研究了合金電極材料與乙烯球磨的有機包覆。基于以上工作得到如下研究結(jié)果： 采用磁控濺射和金屬蒸汽法，由于合成條件苛刻，合成難以進行。采用機械球磨氣

4、—固反應合成C2H4－Ti，合成體系簡單便利。在球磨時間為24小時后，觀察在球磨罐中還殘留部分多余乙烯鈦塊狀體，表明反應不完全均勻。隨著球磨時間的增加，反應物粘接厲害，在球磨24小時試樣的圖譜中可見，基本以聚乙烯相存在，表明反應有聚乙烯產(chǎn)生，乙烯聚合包覆于鈦粉顆粒表面。隨球磨時間的增加，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，鈦粉顆粒在破碎時，小顆粒與乙烯

5、雜化團聚一起，乙烯鈦團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，當加熱溫度升高時其他氣體量增加。 乙烯與含Ti的儲氫合金反應形成一層包覆膜，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的儲氫合金顆粒表面原子的化學吸附結(jié)合，這意味著其界面具有較強的結(jié)合力。外包覆層的聚乙烯膜具較好的耐無機堿（KOH）的腐蝕，這一現(xiàn)象是否對一些高放電容量但易受堿性水溶液腐蝕的儲氫