化学法合成的MMNi_5在α相区吸氢动力学研究

以化学合成-共沉淀还原法合成了富镧MMNi_5(MM=混合稀土金属)金属间化合物,并对经过充分活化的样品在α相区的吸氢动力学行为进行了研究。在氢初压为10.13～81kPa、温度为313～393K范围内测定了吸氢量与时间、压力、温度的依赖关系。根据动力学数据,计算出吸氢过程的表观激活能为5.02kJ/molH_2,并根据吸氢量与压力的关系,初步确定了在α相区吸氢速率限制性环节为表面过程,吸氢速率方程可表示为:dn/dt=Ke~(-E/RT)·P_01/t其中K为常数,P_0为初始氢压,t为反应时间。     

MM-Ni金属间化合物的化学合成及贮氢特性

采用化学合成法——共沉淀还原法,以混合稀土氯化物为原料,合成了MMNi_5(MM为混合稀土金属)及富镧混合稀土-镍金属间化合物。研究了其反应过程及合金的贮氢性能。化学法合成的MMNi_5具有与冶金法不同的表面特性,前者的表面有大量的活性镍存在,它的催化作用可促进氢化反应。MMNi_5随铈含量的增加,镧含量的降低,其氢化物平衡分解压增大。MMNi_x在x=5(相当于Ni含量68wt·％)左右贮氢量最大。MMNi_x氢化物的平衡分解压与镍含量之间有线性关系。     

LaNi5合金的吸氢动力学

研究了LaNi_5-H体系的吸氢反应动力学。在吸放氢可逆反应同时考虑的情况下, 求得了速度方程的解析解。在α相区20—50 ℃的温度范围内, 吸氢速度常数k_α为0.08—0.41 s~(-1); 脱氢速度常数k_d为4.8—25 MPa·s~(-1)。吸氢反应的表观活化能E_α为35 kJ(mol H_2)~(-1)。在α+β相区的吸氢较α相区慢得多。起始阶段吸氢速度对氢压为一级, 反应受氢化物表面上氢分子解离控制。随着吸氢反应深度的增大, 吸氢速度变为固相中的界面反应控制。速度常数受温度的影响很小。α+β相区的压力平台前半段和后半段有着不同的吸氢速度。     

La-H化合物对LaMg2Ni合金中Mg2Ni相吸氢过程的影响

采用感应熔炼技术在Ar气氛保护下制备得到LaMg2Ni与Mg2Ni合金。X射线衍射(XRD)图表明LaMg2Ni合金在吸氢过程中分解为LaH3相和Mg2NiH4相,放氢过程中LaH3相转化为La3H7相。与Mg2Ni合金相比,LaMg2Ni合金显示出优良的吸氢动力学性能,这是由于镧氢化合物的存在及其在吸氢过程中所发生的相转变所造成的。LaMg2Ni合金280 s内吸氢即可达到最大储氢量的90%以上,而Mg2Ni合金则需要1200 s才能达到,且在相同温度下LaMg2Ni合金的吸氢反应速率常数大于Mg2Ni合金速率常数。镧氢化合物不仅有利于改善动力学性能,而且可以提高热力学性能。LaMg2Ni合金中的Mg2Ni相氢化反应焓与熵分别为-53.02 kJ.mol-1和84.96 J.K-1.mol-1(H2),这一数值小于单相Mg2Ni氢化反应焓与熵(-64.50 kJ.mol-1,-123.10 J.K-1.mol-1(H2))。压力-组成-温度(P-C-T)测试结果表明在603 K至523 K温度范围内,LaMg2Ni合金储氢容量保持稳定为1.95wt%左右,然而Mg2Ni合金的储氢容量则由4.09wt%衰减为3.13wt%,Mg2Ni合金的储氢容量在523K低温下仅为603 K时的76.5%,表明镧氢化合物能够改善Mg2Ni合金低温下的吸放氢性能。     

3NaBH4/ErF3复合储氢材料的制备及吸放氢特性

采用高能球磨法制备了3NaBH4/ErF3复合储氢材料, 并研究了其相结构和储氢性能. X射线衍射(XRD)显示, NaBH4和ErF3在球磨过程中未发生反应; 同步热分析(TG-DSC)测试结果表明, 3NaBH4/ErF3体系在420℃开始放氢, 比相同测试条件下纯NaBH4的放氢温度降低了约100℃, 放氢量为3.06%(质量分数). 压力-成分-温度(Pressure-Composition-Temperature, PCT)性能测试结果显示, 3NaBH4/ErF3复合储氢材料在较低的温度(355~413℃)及平台氢压(<1 MPa)下即拥有良好的可逆吸放氢性能, 最高可逆吸氢量可达到2.78%(质量分数), 吸氢后体系重新生成了NaBH4相. 计算得吸氢焓变仅为-36.8 kJ/mol H2; 而放氢焓变为-180.8 kJ/mol H2. NaBH4在ErF3的作用下提高了热动力学性能, 并实现了可逆吸放氢.     

氢化燃烧法合成La2-xNixMg17(x=0.5,1,1.5)材料的储氢性能

采用氢化燃烧法制备La2-xNixMg17(x=0.5, 1, 1.5)三元体系储氢材料, 对其热力学、动力学进行研究发现: 该体系材料具有很好的活性和较高的储氢量, 其中La1.5Ni0.5Mg17在573 K时吸放氢量分别为5.40和5.15 mass% H. 在553 K下, 体系α-β相区在600 s之内吸放氢反应分数均大于91%, 随着含Ni量的增加材料储氢容量降低, 吸放氢速率增大.物相分析知道体系吸氢后的主相是MgH2, 放氢后主相为Mg, 同时存在Mg2Ni, LaNi5或LaH3等催化物质, 从而使材料的氢化动力学性能得以明显改善.     

化学计量比和放氢背压对LiBH4+xMg2NiH4体系放氢性能的影响

研究了不同化学计量比(x=0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.25)和放氢背压(1×10-4和0.4 MPa)对LiBH4+xMg2NiH4复合体系吸放氢性能的影响. 结果表明, 随着化学计量比(x)的增加, 复合体系的放氢温度逐渐降低, 放氢动力学性能得到提高, 但放氢容量逐渐降低; 其中, 在1×10-4和0.4 MPa初始放氢背压下, LiBH4+0.75Mg2NiH4体系具有最佳放氢动力学性能和较高的储氢容量. 结果表明, 放氢背压和化学计量比均会对高温下液相LiBH4 与固态Mg2NiH4 的润湿性产生影响, 进而影响复合体系的放氢路径和放氢动力学性能.     

MnNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金吸氢过程动力学研究

在２２－６０℃范围内研究了贮氢合金ＭｎＮｉ３．５５Ｃｏ０．７５Ｍｎ０．４４Ａｌ０．３（Ｍｎ为富铈混合稀土金属）在ａ和α＋β相区恒温吸氢动力学过程。研究结果表明，合金在α相区吸氢受化学反应控速，动力学规律不受氢初压的影响，在整个α＋β相区吸氢过程中，受氢在合金氢物中的扩散控速，得到相应的速率方程和表观活化能。     

MgH_2+20%(w)MgTiO_3复合材料的吸/放氢性能(英文)

为了降低MgH2的吸放氢温度,提高其吸放氢动力学性能,本文通过球磨方法制备了MgH2+20%(w)MgTiO3复合储氢材料,并研究了其储氢性能.X射线衍射(XRD)结果表明,MgTiO3在与MgH2球磨过程中生成Mg2TiO4和TiO2,并且Mg2TiO4和TiO2在体系的吸放氢过程中保持稳定,能够对MgH2的吸放氢过程产生催化作用.程序升温脱附和吸/放氢动力学测试结果表明,添加MgTiO3后MgH2的初始放氢温度从389°C降至249°C.150°C下的吸氢量从0.977%(w)提高到2.902%(w),350°C下的放氢量从2.319%(w)提高到3.653%(w).同时,MgH2放氢反应的活化能从116kJ·mol-1降至95.7kJ·mol-1.与MgH2相比,MgH2+20%(w)MgTiO3复合材料的热力学与动力学性能均有显著提高,这主要是由于球磨和放氢过程中原位生成的TiO2和Mg2TiO4具有良好的催化活性.     

2-氧代-4-苯基丁酸乙酯不对称加氢反应的动力学和机理探讨

 采用 10,11-二氢辛可尼定修饰的Pt/γ-Al2O3 催化 2-氧代-4-苯基丁酸乙酯不对称加氢合成 (R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯,考察了修饰剂用量、底物浓度、氢压和反应温度对加氢反应速率和光学选择性的影响. 结果表明,修饰剂用量和底物浓度在适中范围内对反应速率和光学选择性均较为有利;提高氢压和温度均能显著加快反应速率,但氢压对光学选择性影响不大,温度升高则不利于目标产物的生成. 根据反应动力学特征,认为修饰剂喹啉环平行吸附于Pt表面,被质子化后与以si面吸附在催化剂表面的底物作用,经过立体选择生成单一对映体. 用提出的反应机理推导出不对称加氢反应速率方程,可以较好地描述实验结果.     

镨、钕氢化物催化剂对NaH/Al复合物吸放氢性能的影响

采用NaH和Al为合成原料,镨、钕氢化物为催化剂,通过机械球磨(NaH/Al+6%(摩尔分数)RE-H)(RE=Pr,Nd)复合物的方法并加氢合成NaAlH4络合氢化物,系统研究了催化剂对其吸放氢性能的影响。结果表明,加入PrH2.92和NdH2.27能明显改善NaH/Al复合物的吸放氢动力学性能,有效降低NaAlH4的脱氢温度。(NaH/Al+6%PrH2.92)和(NaH/Al+6%NdH2.27)复合物的120℃吸氢容量分别为3.57%和3.61%(质量分数),170℃放氢容量分别为2.57%和2.95%;且两者均具有较好的吸放氢循环稳定性,但吸(放)氢后样品中均存在少量Na3AlH6相,表明样品的吸(放)氢反应进行得并不彻底,使得其实际吸放氢容量低于理论可逆储氢容量。研究表明,PrH2.92和NdH2.27在球磨、吸/放氢过程中始终稳态存在,起着催化储氢作用;(NaH/Al+6%PrH2.92)复合物的放氢活化能稍低于(NaH/Al+6%NdH2.27)复合物。     

镧镍基合金氢化物与水中溶氧的反应

本文研究了LaNi_4MH_n(M=Ni,Fe,Cu。n≥3)与水中溶氧的反应。在氢过量(≥30倍)下,测定了不同温度下水中溶氧浓度与反应时间的关系。结果表明,在25～55℃范围内都能定量地消除水中溶氧。对氧为一级反应,表观动力学方程为-d[O_2]/dt=K[O_2]。反应速率大小顺序是LaNi_5H_n>LaNi_4MnH_n>LaNi_4FeH_n>LaNi_4CuH_n,对于同一种物质来说,合成方法不同,反应速率也不同,如LaNi_4FeH_n(化学合成)>LaNi_4FeH_n(熔炼制备)。     

MmNi_（3．55）Co_（0．75）Mn_（0．4）Al_（0．3）合金吸

在２２～６０℃范围内研究了贮氢合金ＭｍＮｉ＿（３．５５）Ｃｏ（０．７５）Ｍｎ＿（０．４）Ａｌ＿（０．３）（Ｍｍ为富铈混合稀土金属）在ａ和。ａ＋β相区恒温吸氢动力学过程。研究结果表明，合金在ａ相区吸氢受化学反应控速，动力学规律不受氢初压的影响。在整个ａ＋β相区吸氢过程中，受氢在合金氢化物中的扩散控速。得到相应的速率方程和表观活化能。     

MgH2+20%(w)MgTiO3复合材料的吸/放氢性能

为了降低MgH₂的吸放氢温度, 提高其吸放氢动力学性能, 本文通过球磨方法制备了MgH₂+20%(w)MgTiO₃复合储氢材料, 并研究了其储氢性能. X射线衍射(XRD)结果表明, MgTiO₃在与MgH₂球磨过程中生成Mg₂TiO₄和TiO₂, 并且Mg₂TiO₄和TiO₂在体系的吸放氢过程中保持稳定, 能够对MgH₂的吸放氢过程产生催化作用. 程序升温脱附和吸/放氢动力学测试结果表明, 添加MgTiO₃后MgH₂的初始放氢温度从389 ℃降至249 ℃.150 ℃下的吸氢量从0.977%(w)提高到2.902%(w), 350 ℃下的放氢量从2.319%(w)提高到3.653%(w). 同时, MgH₂放氢反应的活化能从116 kJ·mol^-1降至95.7 kJ·mol^-1. 与MgH₂相比, MgH₂+20%(w) MgTiO₃复合材料的热力学与动力学性能均有显著提高, 这主要是由于球磨和放氢过程中原位生成的TiO₂和Mg₂TiO₄具有良好的催化活性.     

络合氢化物Ti-NaAlH4的制备与储氢特性

采用Ti粉为催化剂前驱体、预处理Al粉和NaH为合成原料, 通过机械球磨-加氢方法合成出络合氢化物Ti-NaAlH4, 系统研究了球磨保护气氛、球磨时间和氢化加氢压力等制备参数对其储氢性能的影响. 结果表明, 制备方法对Ti-NaAlH4储氢特性有很大影响. 与氩气保护气氛相比, 在氢气气氛中球磨制备的复合物具有更高的吸放氢性能. 在氢气保护气氛下, 随着球磨时间从6 h增至24 h, 复合物的吸氢容量和吸氢速率先增后减, 12 h时达到最佳值, 而复合物的放氢容量和放氢速率则逐渐增高; 进一步延长球磨时间会使颗粒发生团聚, 从而导致吸氢性能下降. 随着氢化加氢压力从7.5 MPa升至13.5 MPa, 复合物的吸氢容量(质量分数)由2.83%逐渐增至4.21%. 复合物球磨后出现的Na3AlH6中间氢化物相表明, 在氢气下掺Ti球磨对NaH和Al的氢化反应起到很好的促进作用.     

氢化燃烧法合成La1.5Ni0.5Mg17的工艺优化

采用正交实验设计方法安排实验，运用L9(3^4)优化氢化燃烧法合成La1.5Ni0.5Mg17的工艺，考察了施压制饼时间、合成保温时间、合成起始氢气压力、保温温度4个因素对储氢材料的储放氢容量和速率的影响，通过直观分析和方差分析得出优化的工艺为：保温温度903K，制饼施压时间40min，合成起始氢气压力为1MPa，合成保温时间1800min。此条件下合成储氢材料La1.5M0.5Mg17在573K的储放氢容量分别为：5．40和5．15％H(质量分数)；储放氢速率分别为：0．734和0.681％H／min。用XRD分析了材料吸氢和脱氢后的物相结构发现：用Ni适量取代La2Mg17中的La没有导致结构变化，存在的LaNi5，LaH3和La改善了材料的吸放氢速率。     

富镧稀土镍储氢合金催化甲苯液相加氢反应的动力学研究

研究了由富镧稀土镍储氢合金与甲苯组成浆液储氢体系 ,储氢合金催化甲苯液相加氢反应的动力学特性。考察了反应温度、液相氢浓度等因素对浆液体系内部传质 反应过程的影响。结果表明 ,在实验条件下富镧稀土镍 甲苯浆液体系中甲苯的液相加氢反应速率随反应温度的升高而升高 ,并在 4 90K左右达到最大 ,当温度超过 5 10K后反应速率迅速下降。富镧稀土镍 甲苯浆液体系中甲苯的液相加氢反应为反应控制过程 ,体系中气 液界面和液相主体到催化剂表面的传质阻力完全可以忽略。表现反应速率对甲苯表现为零级 ,对液相氢浓度为一级 ,得到反应动力学模型 ,该模型与实验结果有很好的一致性 ,富镧稀土镍催化的甲苯加氢反应的活化能为 4 1 0 1kJ·mol- 1。     

Li3N-LiNH2体系的循环放氢性能

以等物质的量比的Li3N和LiNH2为起始原料,采用高能球磨法制得了Li-N-H体系,并研究了该体系循环放氢性能衰减的主要原因。XRD及FTIR结果表明,Li3N-LiNH2体系经首周吸氢后转变为LiNH2与LiH,在之后的吸放氢循环中,可逆的吸放氢过程发生在LiNH2与Li2NH之间相的转变。放氢动力学结果表明,Li3N-LiNH2体系在280℃下首周放氢量达5.6wt%,100 min内完成总放氢量的86%。但在循环3周后,100 min内的放氢量衰减至初始的36%。SEM及BET结果表明,放氢量的衰减主要是由于样品的烧结所致,但可通过再次球磨使其循环放氢性能恢复。     

添加叔丁醇钾对Mg(NH2)2-2LiH体系储氢性能的影响

叔丁醇钾(C_4H_9OK)的添加显著改善了Mg(NH_2)_2-2LiH体系的储氢性能。添加0.08 mol C_4H_9OK的Mg(NH_2)_2-2LiH-0.08C_4H_9OK样品表现出最佳储氢性能。该样品的起始放氢温度仅为70℃,较Mg(NH_2)_2-2LiH原始样品降低了60℃;130℃完全放氢后,该样品可在50℃开始吸氢,较原始样品降低了50℃。Mg(NH_2)_2-2LiH-0.08C_4H_9OK样品可在150℃的等温条件下50min内迅速放出质量分数3.82%的氢气,完全放氢后可在120℃的等温条件下50 min内快速吸收质量分数4.11%的氢气,表现出良好的吸放氢动力学性能。C_4H_9OK的添加降低了样品放氢反应的表观活化能和反应焓变,改善了放氢反应的动力学和热力学性能,从而降低了放氢反应温度。进一步的放氢反应机理研究发现,在180℃之前,C_4H_9OK对Mg(NH_2)_2-2LiH体系的放氢起催化改性作用;温度继续升高后,C_4H_9OK将会分解并参与放氢反应最终生成Li_3K(NH_2)_4。     

LaNi_(5-x)M_x高温氢化的歧化行为

采用X射线衍射、差热分析及电化学方法 ,研究了吸氢合金LaNi5-xMx(M =Mn ,Co,Fe,Cr,Al)在高温氢化反应时的歧化行为及其反应产物的电化学性能。LaNi5-xMx 在 2 5MPa氢压和 550℃以上保温一定时间后可发生明显的歧化反应 ,并析出纳米相镍。歧化反应的程度与加热温度、时间、第三组元M及合金的生成焓关系密切。电化学交换电流密度测定表明 ,经歧化反应得到的含纳米相镍的复相组织与原始合金组织相比具有较高的吸放氢电催化活性。