Li-Mg-Al-H配位氫化物的合成及其儲(chǔ)氫性能.pdf

1、在全面綜述新型輕金屬鋁氫化合物儲(chǔ)氫材料研究進(jìn)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(duì)象。通過(guò)XRD、FTIR、TPD和放氫性能測(cè)試等實(shí)驗(yàn)方法,研究了LiMg(AlH4)3合成制備及其吸放氫性能和機(jī)理、Ti基催化劑對(duì)LiMg(AlH4)3吸放氫性能的影響以及Li3AlH6/MgH2復(fù)合體系的儲(chǔ)氫性能。
　　 LiMg(AlH4)3是通過(guò)球磨摩爾比為3:1的LiAlH4和MgCl2混合物4個(gè)小時(shí)制備得到的。X

2、RD和FTIR分析表明,球磨產(chǎn)物為L(zhǎng)iMg(AlH4)3和LiCl。放氫測(cè)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(dòng)力學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn),LiMg(AlH4)3第一步分解放氫反應(yīng)的表觀活化能約為94.6kJ/mol。進(jìn)一步研究可知,LiMg(AlH4)3第一步分解放氫反應(yīng)是形核率逐漸增加的擴(kuò)散控制過(guò)程。吸氫測(cè)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(duì)其儲(chǔ)氫性能的影響規(guī)律及其機(jī)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(méi)有改變LiMg(AlH4)3分解反應(yīng)歷程,因此,TiF3應(yīng)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(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),TiF3摻雜的LiMg(AlH4)3樣品的第一步分解放氫反應(yīng)是由擴(kuò)散控制的形核核心飽和的反應(yīng)步驟,其中TiF3可以充當(dāng)LiMg(AlH4)3分解產(chǎn)物的形核核心。然而,吸氫測(cè)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(fù)合

5、體系的吸放氫性能及其機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),MgH2與Li3AlH6復(fù)合可以明顯降低其起始分解放氫溫度,這是因?yàn)長(zhǎng)i3AlH6分解放氫后生成Al,Al能夠與MgH2反應(yīng)生成Al12Mg17,降低了MgH2分解的表觀活化能,從而導(dǎo)致MgH2在較低溫度下發(fā)生分解放氫。進(jìn)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(dòng)力學(xué)研究顯示,TiF4摻雜的Li3AlH6-MgH