釩基貯氫合金的化學(xué)制備與表征.pdf

1、釩基固溶體合金作為一類重要的貯氫材料，具有可逆貯氫量大（3.8wt％），氫在合金中的擴(kuò)散速度快等優(yōu)點(diǎn)，成為實(shí)驗(yàn)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。為了解決傳統(tǒng)制備方法帶來的高成本問題，論文采用共沉淀還原法合成釩基貯氫合金(V0.9Ti0.1)1-xFex(x=0～0.06)，以期實(shí)現(xiàn)釩基貯氫合金的大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用。
　　論文采用廉價(jià)原料NH4VO3、TiO2和Fe2O3，制備出共沉淀所需的金屬鹽溶液VO2+、TiO2+和Fe3+，然后選擇出合適的沉淀劑

2、進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，采用CaH2作還原劑對(duì)共沉淀物進(jìn)行煅燒還原，對(duì)合成出的合金樣品進(jìn)行表征和貯氫性能測(cè)試。
　　首先選擇NH3·H2O或混合溶液(NH4HCO3/NH3·H2O=1/3，摩爾比)作沉淀劑，在pH＝8～10條件下，研究單組分VO2+、TiO2+和Fe3+的沉淀情況，實(shí)驗(yàn)表明該條件下沉淀效果理想。進(jìn)而研究VO2+、TiO2+和Fe3+的共沉淀還原工藝，結(jié)果表明，沉淀劑選擇NH3·H2O，pH值控制在9左右，還原劑CaH2過

3、量50～100%，前驅(qū)體在900℃還原擴(kuò)散4h，可制備出釩基固溶體合金粉末。
　　然后研究合金樣品的結(jié)構(gòu)和性能。以(V0.9Ti0.1)0.94Fe0.06合金樣品為例，它是由單一的體心立方結(jié)構(gòu)固溶體相構(gòu)成，合金顆粒尺寸D50為7.026μm，合金樣品的活化性能和吸氫動(dòng)力學(xué)性能好，只需200s可達(dá)飽和吸氫量的92％，比熔煉法制備的合金的吸氫速度快，合金20℃最大吸氫量為3.47wt％，但40℃時(shí)放氫率僅為40%左右。
　　再

4、次，優(yōu)化合金的共沉淀還原工藝條件。研究合成工藝條件對(duì)合金樣品結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律，優(yōu)化對(duì)象為(V0.9Ti0.1)0.94Fe0.06合金。結(jié)果表明，采用優(yōu)化方案得到的合金顆粒粒度D50為6.705μm，產(chǎn)率為86％；在900℃煅燒還原3h，合金樣品的還原擴(kuò)散過程已經(jīng)徹底。
　　最后，通過改變合金中 Fe的含量，研究(V0.9Ti0.1)1-xFex(x=0～0.06)系列合金的結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明，所有合金的相結(jié)構(gòu)均為單一的BC