改性碳球的制备及其对MgH 2 储氢性能的影响

发布时间：2024-03-01 00:08

　　Mg基储氢材料因其储氢量高和价格低而被认为是最具应用前景的储氢材料之一。但是,由于反应温度高和动力学性能差限制了它的实际应用。本文以三种改性碳球为添加剂,通过氢化燃烧和球磨法制备了多种MgH₂与改性碳的复合材料,并研究了他们的储氢性能,同时进一步探究了其反应机理。通过水热法合成了N掺杂的碳球(NCS),并且成功制备了MgH₂–NCS复合材料。该碳球的加入使MgH₂的初始放氢温度降低了23 K,放氢活化能降低了20.3 kJ/mol。在473 K、3 MPa的氢压下,该复合材料可以达到4.2 wt.%的吸氢量。分析表明,NCS对于复合体系起到很好的分散作用,提高了复合材料的储氢性能。通过化学还原法制备了负载镍纳米粒子的碳球(Ni@NCS),与Mg复合制备了MgH₂–Ni@NCS复合材料。研究结果显示,MgH₂–Ni@NCS复合材料有较高的储氢容量和较快的吸放氢速率。在623 K下,该复合材料可以释放4.3 wt.%的氢气,在3MPa下吸收5.7 wt.%的氢气。甚至在373 K的...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 储氢材料简介
        1.2.1 金属氢化物储氢材料
        1.2.2 液相储氢材料
        1.2.3 配位氢化物储氢材料
        1.2.4 特殊结构储氢材料
    1.3 镁基储氢材料的研究现状
        1.3.1 合金化
        1.3.2 纳米化
        1.3.3 催化剂掺杂
    1.4 镁基储氢材料的储氢机理
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 实验部分
    2.1 实验药品和设备
        2.1.1 实验设备
        2.1.2 实验药品
    2.2 添加剂材料的制备
        2.2.1 N掺杂碳球的制备
        2.2.2 纳米镍粒子负载的N掺杂碳球的制备
        2.2.3 FeNi₃负载的N掺杂碳球的制备
    2.3 复合材料的制备
        2.3.1 MgH₂–NCS复合材料的制备
        2.3.2 MgH₂–Ni@NCS和 MgH₂–FeNi₃@NCS复合材料的制备
    2.4 复合材料的测试及表征
        2.4.1 复合储氢材料的吸放氢动力学测试
        2.4.2 X射线衍射仪(XRD)
        2.4.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.4.4 透射电子显微镜(TEM)
        2.4.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.4.6 热重分析
第3章 改性碳球NCS和 Ni@NCS对 MgH₂储氢性能的影响
    3.1 引言
    3.2 NCS和 Ni@NCS的结构及表征
        3.2.1 NCS和 Ni@NCS的 XRD表征
        3.2.2 Ni@NCS的 XPS表征
        3.2.3 NCS和 Ni@NCS的结构表征
    3.3 MgH₂–NCS和 MgH₂–Ni@NCS复合材料的储氢性能
        3.3.1 MgH₂–NCS和 MgH₂–Ni@NCS复合材料的动力学性能
        3.3.2 MgH₂–NCS和 MgH₂–Ni@NCS复合材料的热力学性能
    3.4 MgH₂–NCS和 MgH₂–Ni@NCS复合材料的形貌和储氢机理分析
        3.4.1 复合材料的形貌分析
        3.4.2 复合材料的储氢机理分析
    3.5 本章小结
第4章 FeNi₃@NCS对 MgH₂储氢性能的影响
    4.1 引言
    4.2 FeNi₃@NCS和 MgH₂–FeNi₃@NCS的结构及其表征
        4.2.1 FeNi₃@NCS的结构及其表征
        4.2.2 MgH₂–FeNi₃@NCS复合材料的结构及其表征
    4.3 MgH₂–FeNi₃@NCS复合材料的储氢性能
        4.3.1 MgH₂–FeNi₃@NCS的动力学性能
        4.3.2 MgH₂–FeNi₃@NCS的热力学性能
        4.3.3 MgH₂–FeNi₃@NCS复合材料的储氢机理分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3915139