具有18电子结构的Mg2CoH5纳米晶制备及其储氢性能研究

本文研究了Mg2CoH5纳米晶的制备及其储氢性能。在室温和氩气气氛下,以MgH2和纳米Co为原料,采用球磨法制备了Mg2CoH5纳米晶。对所制备Mg2CoH5的组成、结构和形貌进行了表征,并且对Mg2CoH5的储氢性能进行了研究。实验结果表明,通过该种方法制备了纯度较高(产物纯度为79%)的四方结构Mg2CoH5纳米晶,其形貌呈球形且分布较均匀,最频粒径为80 nm。制备的Mg2CoH5纳米晶具有较低的活化能和较好的吸放氢动力学性能,其放氢的脱附焓和脱附熵分别为-115.0 kJ.mol-1H2和-193.6.1 J.mol-1.K-1H2。再氢化时,在543 K时仅7 min内其吸氢量就达到1.5wt%。     

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。     

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.     

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.     

Mg2 FeH6 纳米晶的制备及储氢性能

在室温和氩气气氛下, 以MgH2 和纳米Fe为原料, 采用机械合金化(球磨法)制备了Mg2FeH6纳米晶. 考察了球磨参数(时间、 转速)对产物的影响, 对所制备的Mg2FeH6 纳米晶的组成、 结构和形貌进行了表征, 并对其储氢性能进行了测试. 结果表明, 所制备的Mg2FeH6纳米晶为立方结构, 纯度较高(91.4%), 其晶粒尺寸较小, 约为10~30 nm, 但团聚现象较为严重. Mg2FeH6纳米晶具有较低的活化能和较好的吸放氢动力学性能, 其放氢的脱附焓和脱附熵分别为(-42.8±2) kJ/mol和(-72.0±3) J/(mol·K). 在503 K和6 kPa的氢气压力下, Mg2FeH6纳米晶在70 min内放氢量达到2.5%(质量分数); 在2 MPa的氢气压力下, 上述放氢产物具有较快的起始吸氢速率.     

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.     

Mg-20%(RE-Ni)(RE=La,Y,Mm)复合材料储放氢性能研究

通过磁悬浮熔炼和反应球磨相结合的方法成功制备出Mg-20wt%(RE-Ni)(RE=La,Y,Mm)复合储氢材料,主要研究了材料的物相结构和储放氢性能.结果表明.Mg-20wt%(RE-Ni)(RE=La,Y,Mm)复合储氢材料,具有相似的物相结构和吸放氢热力学性能,吸氢相均为MgH2和Mg2Ni,在同一温度下,合金只有一个放氢平台,表明两相具有良好的协同放氢效应.在复合体系中,Mg-20wt%(Y-Ni)具有最佳的综合储氢性能,表明Y具有最佳的催化效果,其在293 K,3.0 MPa H2,10 min的吸氢量和573 K,对0.1 MPa,15 min的放氢量可分别达到3.92%和4.75%,实现了室温快速大量吸氢和较温和条件下的快速放氢.     

Mg(NH2)2-2LiH储氢材料的研究进展

Mg(NH₂)₂-2LiH 材料是近年来发展起来的几种最具应用潜力的高容量储氢材料之一. 由于具有较合适的吸放氢热力学性能、相对较低的吸放氢操作温度、较高的可逆储氢容量和较优的吸放氢循环稳定性,Mg(NH₂)₂-2LiH 材料现已成为储氢材料研究领域的一个热点. 本文综述了Mg(NH₂)₂-2LiH 材料近年来的研究进展, 重点关注了材料的组分、晶体结构、颗(晶)粒尺寸和催化动力学改性等对材料储氢性能的影响及储氢机理,总结了Mg(NH₂)₂-2LiH 储氢材料存在的技术问题并指出了今后的研究方向.     

球磨改性对(Ti Cr)_(0.497)V_(0.42)Fe_(0.083)/30%(w)(LaRMg)(NiCoAl)_(3.5)合金复合电极材料储氢和电化学性能的影响

以钒基合金(Ti Cr)0.497V0.42Fe0.083为基体,添加30%(w)稀土系A2B7型合金(LaRMg)(NiCoAl)3.5为电催化活性材料,采用机械球磨改性制备了储氢合金复合电极材料,研究其储氢特性和电化学性能.X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析结果表明,随球磨时间增加(t=0,0.5,1,3,5,10h),复合材料颗粒逐渐细化,A2B7型合金颗粒分散并包覆在钒基合金表面上;当球磨时间t≥5h时,复合材料形成明显的复合纳米晶组织并伴有部分非晶化倾向,同时钒基合金BCC相结构的晶胞参数a和晶胞体积V均明显减小.合金储氢特性及电化学性能分析测试结果表明,铸态纯钒基合金的吸氢量为3.11%(w),而球磨复合材料的储氢量随球磨时间增加呈减小的规律,其最大储氢量为2.47%(w);球磨改性后,复合材料电极的电催化性能得到明显改善,当球磨时间t≥3h时最大放电容量达到425.8mAh·g-1,经100次充放电循环后该电极的容量保持率(C100/Cmax)为97%,表现出良好的电极循环稳定性.     

MgH_2-MoS_2-PP复合材料的储氢性能（英文）

通过球磨法制备了MgH_2-MoS_2-PP(PP=热解聚苯胺,wMoS_2=wPP=8.33%)复合材料。与纯MgH_2对比研究发现,复合材料的初始放氢温度从650 K下降到550 K,并且在573 K下,75 min内的放氢量从0.38%(w/w,下同)提高到2.36%。在423 K下,放氢后产物可在40 min内吸氢2.45%,比纯MgH_2高出2.13倍。放氢反应的活化能比纯MgH_2(101.83 kJ·mol~(-1))降低了28.81 kJ·mol~(-1)。MgH_2-MoS_2-PP复合材料的性能提高是由于PP能够均匀地减小Mg颗粒尺寸,并提高MoS_2在体系放氢与再吸氢过程中的催化效率。     

Ti-Zr催化剂对NaH/Al复合物可逆储氢特性的影响

采用机械球磨(NaH/Al+Ti)和(NaH/Al+Ti-Zr)复合物的方法加氢制备了NaAlH4配位氢化物, 系统研究了Ti、Ti-Zr催化剂以及不同加氢条件对其可逆储氢行为的影响. 结果表明, 对于NaH/Al体系的吸放氢性能, 共掺金属Ti粉/Zr粉的催化作用比单独掺金属Ti粉的催化作用要好. 随着加氢温度从85 ℃上升到140 ℃, 体系的吸氢容量先增后减, 并在120 ℃时达到最大值; 同时, 发现共掺Ti-Zr催化剂的复合物具有最佳的储氢性能, 在120和85 ℃时的吸氢量分别为4.61%和3.52%(w), 比仅掺Ti 催化剂的复合物分别高出0.40%和0.70%(w)的吸氢量. 随着加氢压力的增大, (NaH/Al+Ti-Zr)复合物的吸氢性能随之提高. XRD和DSC分析结果表明, NaAlH4体系的放氢过程明显发生两步分解反应, 共掺Ti-Zr催化剂的复合物储氢性能优于单独掺Ti 催化剂的原因是, 共掺催化剂能有效改善NaAlH4体系吸放氢反应的动力学性能,并降低体系的放氢温度.     

AlH3的制备及放氢特性

以LiAlH₄, LiBH₄和AlCl₃为原料, 采用有机合成法制备了单一相的α-AlH₃和γ-AlH₃, 并对其放氢性能进行了研究.结果表明, 两种晶型AlH₃的放氢量均可达8.3%~8.5%(质量分数), 放氢温度范围在120~160℃之间, 且γ-AlH₃的放氢峰值温度比α-AlH₃低8.2℃; α-AlH₃和γ-AlH₃的放氢反应表观活化能分别为94.6和86.3 kJ/mol; 加热过程中α-AlH₃直接发生放氢反应, γ-AlH₃在放氢前先发生向α-AlH₃的相变, 这一相变过程使得AlH₃的晶格得到活化, 从而促进放氢反应的进行.     

TiO2改性的镁基中温吸附剂及其CO2吸附性能的研究

采用沉淀法合成一系列TiO₂改性的镁基吸附剂,利用XRD、SEM和氮气吸附等方法对吸附剂进行表征,通过变温吸附-脱附动态循环实验考察其CO₂吸附性能。随着TiO₂含量的增加,样品的结晶度逐渐下降,同时由于焙烧后生成钛酸镁,样品比表面积逐渐减小。当TiO₂添加量为2%(质量分数),此时吸附剂呈直径为4.0~5.0μm的球形,局部为纳米片状结构,该吸附剂自第二次循环开始吸附能力无明显变化;经过50次变温吸附脱附循环实验后,动态吸附容量可达6.64%(质量分数),这是由于TiO₂改性后生成的钛酸镁为该吸附剂提供了刚性骨架,促进了活性组分的分散,并提高了吸附剂的稳定性。     

MgH2粒径对2LiBH4+MgH2体系放氢动力学性能的影响

研究了MgH₂粒径对2LiBH₄+MgH₂体系放氢动力学性能的影响.采用高能球磨方式对50~100 μm 粒径的MgH₂预球磨96 h, 其粒径可减小到100~200 nm.结果表明, 对MgH₂进行预球磨可使2LiBH₄+MgH₂体系的两步放氢温度分别降低58和24℃, 并可明显提高体系的放氢动力学性能.XRD结果表明, MgH₂粒径的减小有利于放氢过程中MgB₂ 的生成, 从而提高体系放氢产物的可逆吸氢能力.     

The photocatalytic activity of TiO2 foam and surface modified binary oxide titania nanoparticles

Surface modified titania dioxide composite nanoparticles prepared by hydrogen reduction reaction and a mesoporous TiO₂ foam made from a surface modifier and a long chain organic surfactant were characterized by diffractive, spectroscopic and microscopic techniques and studied for their catalytic activity towards the decomposition of an industrial water pollutant, methyl orange. The surface deposition of ruthenium and silicon particles improved the photocatalytic activity of the composite particles resulting in a faster decomposition of the methyl orange compared to commercial TiO₂ alone. Modification of TiO₂ with RuO₂ only offered a marginal benefit over TiO₂ while the incorporation of RuO₂ and SiO₂ into TiO₂ resulted in a marked increase in the rate constant and catalytic activity. These results are consistent with the enhanced surface properties of the composite materials resulting from the modification of TiO₂ with RuO₂ and SiO_2. This surface enhancement effects appear synergetic to the charge separation process and hence the photocatalytic results are explained on the basis of a mechanism involving efficient charge transfer across the interfaces of the composites involving photogenerated electron–hole pairs. Results obtained in this study show that the percentage degradation after 1 h of illumination was 47.15% for TiO₂ foam, 75.5 and 106.4%, respectively, for TiO₂/RuO₂ (SiO₂ 5%, w/w) and TiO₂/RuO₂(SiO₂ 10%, w/w) and 34.15% for commercial TiO₂.     

TiO_2-Al_2O_3复合载体的制备及Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂加氢脱硫性能的研究

通过改进的溶胶-凝胶法(SG)、共沉淀法(CP)、表面沉淀法(PR)及混捏法(ME)制备TiO_2-Al_2O_3复合载体,考察了不同制备方法对复合载体物理性质的影响。采用浸渍法制备Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3-X加氢脱硫催化剂,研究了Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3-X加氢脱硫催化剂的脱硫性能。利用XRD、BET、SEM等表征手段对复合载体及催化剂进行表征分析。结果表明,SG法制备的复合载体粒径均一,具有较大的比表面积、孔径和孔体积;CP法制备复合载体时TiO_2以单层或亚单层的分散状态高度分散于γ-Al_2O_3中。在氢气压力3.0 MPa、反应温度280℃、反应时间4 h、液时空速1.4 h-1和氢油比600的条件下,SG法制备的Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂具有较高加氢脱硫活性,噻吩转化率达到96.6%。     

Improved dielectric properties of BaxSr1−xTiO3-based composite ceramics derived from core–shell structured nanopowders

We performed a study on the dielectric properties of Ba_xSr_1−xTiO₃–Mg_0.9Zn_0.1O (BST–MZO) composite ceramics derived from core–shell structured nanopowders with the shell of zinc doped MgO and core of Ba_xSr_1−xTiO₃. It was found that the ceramics exhibit a significant improvement in dielectric response under a DC electric field. The Curie temperature decreases more significantly in the BST–MZO composite ceramics compared to that of pure BST ceramics. The tunability of Ba_0.75Sr_0.25TiO₃–40%MZO is 23.49% at 20 °C. The dielectric properties at high frequency also show low dielectric constant and great reduction in dielectric loss. These ceramics are expected to be useful in microwave devices.     

凹凸棒黏土负载纳米TiO2-Fe3O4吸附剂的制备及Cr(Ⅵ)的脱除

采用溶胶-凝胶法、一锅反应法制备了负载纳米TiO₂和Fe₃O₄的凹凸棒黏土(TiO₂-Fe₃O₄-ATP)吸附剂,并进行了模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附及脱附性能的研究。 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和EDS等分析方法对ATP负载纳米TiO₂-Fe₃O₄前后结构进行了表征,考察了物料配比及吸附时间、pH值、温度、投加量和初始质量浓度对Cr(Ⅵ)吸附率的影响。 结果表明,吸附剂在Ti元素含量与负载总量的摩尔比为3：4时吸附效果最佳。 当吸附剂质量为0.6 g,Cr(Ⅵ)离子初始质量浓度小于0.8 mg/L时,pH=6,温度20 ℃,吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附率为79.8%。 TiO₂-Fe₃O₄-ATP吸附剂对Cr(Ⅵ)离子吸附满足Freundlich模型。 在20~40 ℃ 条件下,吸附过程ΔG<0、ΔS=-43.55 J/(mol·K)、ΔH=-14.36 kJ/mol,表明该吸附是个自发、熵减、放热的过程。 吸附过程符合准二级动力学模型,吸附速率控制步骤以表面化学反应为主。 TiO₂-Fe₃O₄-ATP吸附剂在循环使用4次后,吸附率仍能达到65%以上。     

TiO_2-Al_2O_3载体的制备方法对其负载的磷化镍催化剂加氢脱氮反应性能的影响

采用共沉淀法和原位溶胶-凝胶法制备了TiO2-Al2O3复合载体,其负载的磷化镍催化剂采用等体积浸渍法和H2原位还原法制备.通过N2吸附(BET)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、程序升温还原(TPR),X射线光电子能谱(XPS)和等离子体发射光谱(ICP-AES)表征技术对催化剂进行了表征,并通过喹啉的加氢脱氮反应评价了催化剂的加氢脱氮性能.结果表明,原位溶胶-凝胶法制成的复合载体基本保留了原有的γ-Al2O3的孔特征,具有较大的比表面积和较宽的孔分布,TiO2主要以表面富集的形式分散在管状的γ-Al2O3表面,其负载的磷化镍催化剂还原后所形成的活性相为Ni2P和Ni12P5;而共沉淀法制成的复合载体比表面积较小,孔径分布更加集中,TiO2趋于在块状的Al2O3表面均匀分散,其负载的磷化镍催化剂具有更好的可还原性,还原后所形成的活性相为Ni2P.不同的载体制备方法和不同的钛铝比对催化剂加氢脱氮性能影响较大,当n(Ti)/n(Al)=1/8时,共沉淀法载体负载的催化剂表现出最佳的加氢脱氮性能,在340℃,3 MPa,氢油体积比500,液时空速3 h-1的反应条件下,喹啉的脱氮率可以达到91.3%.