納米晶Mg2FeH6和Mg2CoH5的制備及儲(chǔ)氫性能研究.pdf

1、近年來(lái)，具有18電子結(jié)構(gòu)的Mg2FeH6和Mg2CoHs因具有較高儲(chǔ)氫容量和低廉的成本，而成為較有前途的儲(chǔ)氫材料之一。本論文首先綜述了國(guó)內(nèi)外關(guān)于Mg2FeH6和Mg2CoHs兩種儲(chǔ)氫材料的研究現(xiàn)狀以及目前存在的問(wèn)題。針對(duì)Mg2FeH6和Mg2CoHs制備困難以及較差的吸放氫熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，本論文主要圍繞納米晶MgaFeH6和Mg2CoH5的制備及儲(chǔ)氫性能開(kāi)展研究工作。主要內(nèi)容如下所述：
　　 (1)在室溫和較低氫壓(5.5

2、bar)下，以微米Mg和納米Fe（摩爾比為3:1）為原料，通過(guò)優(yōu)化球磨時(shí)間至100 h，制備了納米晶MgaFeH6。Reitveld精修計(jì)算表明在制備樣品中MgaFeH6所占百分比為90.1 wt％。在制備的樣品中除了Mg2FeH6以外，還有少量的Fe和MgO，TEM分析表明：它們表現(xiàn)出一種類菊花狀的形貌，其粒徑大小約為100-200 nm，這種類菊花狀的形貌是由大小約為10-20 nm的小顆粒堆積而成的。
　　 熱重(TG)分

3、析表明：該儲(chǔ)氫材料的起始放氫溫度為335 K，失重分兩步進(jìn)行，總失重量為5.15 wt%;利用PCT測(cè)試以及Vant't Hoff方程推測(cè)出其放氫焓變和熵變分別為-67.2士8kJ·mol-1 H2和-120.1士15 J-mol-1·K-1 H2。
　　 (2)在氬氣氣氛下以微米MgH2和納米Fe（摩爾比為3：1）為原料，轉(zhuǎn)速為520 rad/min，球磨50h制備了納米晶MgaFeH6。經(jīng)分析，在最終制得樣品中只有Mg2Fe

4、H6和少量的MgO，其質(zhì)量百分含量分別為91.4和8.6 wt%。制備的Mg2FeH6樣品的晶粒尺寸較小，約為10-30 nm左右。
　　 儲(chǔ)氫性能測(cè)試表明：制備的納米晶MgaFeH6具有較低的吸放氫溫度(503K)，并且其吸放氫過(guò)程的滯后效應(yīng)較小。通過(guò)Vantotlloff方程求得其放氫反應(yīng)的焓變和熵變分別為-42.8士2 kJ·mol-1 H2和-72.0±3 J·mol-1·K-1 H2，這有利于降低MgaFeH6的穩(wěn)定性

5、，進(jìn)而降低其吸放氫反應(yīng)的溫度。在503 K，經(jīng)過(guò)三次吸放氫循環(huán)測(cè)試后其吸放氫P-C-T曲線幾乎是重合的，吸放氫過(guò)程的滯后效應(yīng)較小，這說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)制得的納米晶Mg2FeH6具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性，這是在目前關(guān)于Mg2FeH6的循環(huán)穩(wěn)定性報(bào)道中從未見(jiàn)過(guò)的結(jié)果。在溫度為503 K，氫氣壓力為0.06 bar時(shí)，70 min的時(shí)間內(nèi)，制備的納米晶Mg2FeH6放出2.5 wt%的氫氣。
　　 (3)在氬氣氣氛下，以微米MgH2和納米Co（摩

6、爾比為5:2）為原料，520tad/rain的轉(zhuǎn)速下，球磨10 h成功制備了顆粒大小約為20 nm的Mg2CoHs。這為今后Mg2CoH5的制備提供了一個(gè)新的思路。
　　 P-C-T測(cè)試結(jié)果表明：制備的納米晶Mg2CoH5樣品具有較低的放氫溫度，在523 K時(shí)，便放出約2.6 wt%的氫氣。吸放氫動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試表明：在543 K時(shí)，在吸氫過(guò)程中，在僅僅7 min的時(shí)間內(nèi)其吸氫量便達(dá)到1.5 wt%，而對(duì)其放氫而言，在0.06 b