Mg基化合物的制備新方法及其形成機(jī)理的研究.pdf

1、高儲(chǔ)氫容量和低成本的輕質(zhì) Mg基儲(chǔ)氫材料被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的固態(tài)儲(chǔ)氫材料之一。本文在綜述 Mg基儲(chǔ)氫材料的性能、傳統(tǒng)制備方法及其存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上,使用MgH2粉末代替 Mg粉末,和其他元素粉末(Ni、Cu、Si)燒結(jié)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(xì)結(jié)構(gòu)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(guò)程中所起的作用及其反應(yīng)機(jī)理。
　　通過(guò)對(duì)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(jìn)行5 h的燒結(jié),我們發(fā)現(xiàn)2Mg+M體系產(chǎn)物中 Mg基化合物的產(chǎn)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(chǎn)率的增加速率在350和400 oC之間有一個(gè)明顯變大的過(guò)程。通過(guò)比較400 oC燒結(jié)20 h的產(chǎn)物發(fā)現(xiàn),2Mg

3、+M燒結(jié)產(chǎn)率很低,而2MgH2+M燒結(jié)后幾乎全部形成 Mg2M相、產(chǎn)率達(dá)到96 wt.％以上。
　　對(duì)2MgH2+M混合粉末以及純 MgH2進(jìn)行了TG/DSC測(cè)試,發(fā)現(xiàn)2MgH2+M混合物粉末的放氫峰對(duì)應(yīng)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(jié)動(dòng)力學(xué)的提高與H元素有關(guān)。
　　為了弄清 H在促進(jìn) Mg基化合物形成的作用及機(jī)理,我們選擇4Mg+Ni以及4MgH2+Ni體

4、系在450 oC進(jìn)行原位時(shí)間分辨 X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)測(cè)試。通過(guò)對(duì)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(yīng)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(yīng)的第二階段(1.5~4.5 h),4Mg+Ni體系的第一近鄰配位峰強(qiáng)度緩慢下降,鍵長(zhǎng)有所增大,而4MgH2+Ni體系的第一近鄰配位峰強(qiáng)度出現(xiàn)了突然下降,鍵長(zhǎng)的增加也比4Mg+Ni體系中要明顯;到了反應(yīng)的第三階段(4.5~11 h),4