Li-Mg-Al-H配位氫化物的合成及其儲氫性能.pdf

1、在全面綜述新型輕金屬鋁氫化合物儲氫材料研究進展的基礎(chǔ)上,本文確定以Li-Mg-Al-H配位氫化物體系為研究對象。通過XRD、FTIR、TPD和放氫性能測試等實驗方法,研究了LiMg(AlH4)3合成制備及其吸放氫性能和機理、Ti基催化劑對LiMg(AlH4)3吸放氫性能的影響以及Li3AlH6/MgH2復合體系的儲氫性能。
　　 LiMg(AlH4)3是通過球磨摩爾比為3:1的LiAlH4和MgCl2混合物4個小時制備得到的。X

2、RD和FTIR分析表明,球磨產(chǎn)物為LiMg(AlH4)3和LiCl。放氫測試顯示,LiMg(AlH4)3分解放氫主要分為三步,共可放出8.78 wt％的氫氣。放氫動力學測試發(fā)現(xiàn),LiMg(AlH4)3第一步分解放氫反應的表觀活化能約為94.6kJ/mol。進一步研究可知,LiMg(AlH4)3第一步分解放氫反應是形核率逐漸增加的擴散控制過程。吸氫測試顯示,放氫樣品僅能吸收約1.5 wt％的氫氣,其可逆吸氫物質(zhì)主要為Al3Mg2。

3、　　 為了降低LiMg(AlH4)3的放氫溫度,研究了不同Ti基化合物(TiF3、FiF4、TiO2和TiSi2)添加對其儲氫性能的影響規(guī)律及其機制。結(jié)果發(fā)現(xiàn),添加5wt％TiF3的樣品的起始放氫溫度最低,僅為68℃,較原始樣品的起始分解溫度降低了28℃。XRD分析表明,TiF3加入并沒有改變LiMg(AlH4)3分解反應歷程,因此,TiF3應該是一種很好的LiMg(AlH4)3放氫用催化劑。TiF3摻雜的LiMg(AlH4)3樣品的

4、第一步分解放氫的表觀活化能約為69.1 kJ/mol,較原始樣品降低了25.5 kJ/mol。進一步實驗發(fā)現(xiàn),TiF3摻雜的LiMg(AlH4)3樣品的第一步分解放氫反應是由擴散控制的形核核心飽和的反應步驟,其中TiF3可以充當LiMg(AlH4)3分解產(chǎn)物的形核核心。然而,吸氫測試顯示,TiF3的加入并未改善LiMg(AlH4)3樣品的吸氫性能,僅有1.4wt％的可逆吸氫量。
　　 此外,系統(tǒng)研究了Li3AlH6/MgH2復合

5、體系的吸放氫性能及其機理。研究發(fā)現(xiàn),MgH2與Li3AlH6復合可以明顯降低其起始分解放氫溫度,這是因為Li3AlH6分解放氫后生成Al,Al能夠與MgH2反應生成Al12Mg17,降低了MgH2分解的表觀活化能,從而導致MgH2在較低溫度下發(fā)生分解放氫。進一步催化改性研究發(fā)現(xiàn),TiF4添加可以使Li3AlH6-MgH2(1:1)樣品起始分解溫度降到100℃,這比原始樣品降低了50℃。動力學研究顯示,TiF4摻雜的Li3AlH6-MgH