2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
已閱讀1頁(yè),還剩125頁(yè)未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

1、為了達(dá)到車載燃料電池應(yīng)用對(duì)氫源的要求,亟需一種高體積和重量能量密度的輕質(zhì)儲(chǔ)氫材料,為此國(guó)內(nèi)外開展了大量的研究工作。在輕質(zhì)儲(chǔ)氫材料中,硼氫化鋰(LiBH4)因其具有高達(dá)18.4wt.%的理論儲(chǔ)氫容量被認(rèn)為具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,其脫氫溫度高且易釋放雜質(zhì)氣體、脫/力口氫動(dòng)力學(xué)差和脫氫產(chǎn)物再加氫困難等問題制約了LiBH4的商業(yè)應(yīng)用。針對(duì)這些問題,本論文通過陽(yáng)離子取代、陰離子取代、催化摻雜和失穩(wěn)體系構(gòu)建等方法逐步改善了LiBH4的儲(chǔ)氫性能,取

2、得了一些創(chuàng)新性的研究成果:首先采用陽(yáng)離子取代來改善LiBH4的脫氫性能。球磨LiBH4和MnCl2制備了陽(yáng)離子取代的LiMn(BH4)3/2LiCl復(fù)合體系,研究了Mn離子取代對(duì)體系脫氫熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能的影響,闡明了其脫氫控速步驟,進(jìn)一步通過添加Ti基摻雜劑改善了復(fù)合體系的脫氫動(dòng)力學(xué)性能。其次,在陽(yáng)離子取代基礎(chǔ)上,采用陰離子取代來進(jìn)一步改善LiBH4的脫氫性能。球磨LiBH4和MnF2制備了陰/陽(yáng)離子取代的LiMn(BH4-xFx)3

3、/2LiF復(fù)合體系,測(cè)試了復(fù)合體系的儲(chǔ)氫性能。通過與LiMn(BH4)3/2LiCl復(fù)合體系的儲(chǔ)氫性能進(jìn)行對(duì)比,闡明了陰離子取代對(duì)儲(chǔ)氫性能和動(dòng)力學(xué)控速機(jī)制的影響。然后,針對(duì)LiMn(BH4-xFx)3/2LiF復(fù)合體系的脫氫過程中存在的雜質(zhì)氣體問題,采用摻雜改性法優(yōu)化了復(fù)合體系的脫氫性能。通過球磨在LiMn(BH4-xFx)3/2LiF復(fù)合體系中摻雜一定量的LiNH2,摻雜后能夠顯著地抑制復(fù)合體系脫氫過程中雜質(zhì)氣體B2H6的生成,同時(shí)進(jìn)

4、一步降低了體系的脫氫溫度。最后,針對(duì)LiMn(BH4-xFx)3/2LiF復(fù)合體系脫氫產(chǎn)物B單質(zhì)加氫困難的問題,采用與MgH2構(gòu)建失穩(wěn)體系來調(diào)制脫氫反應(yīng)的產(chǎn)物相。該失穩(wěn)體系在惰性氣體背壓下能夠穩(wěn)定地生成MgB2,且不存在明顯的成核孕育期,闡明了該失穩(wěn)體系中MgB2的形成機(jī)制。這一結(jié)果顯著改善了硼氫化物/金屬氫化物失穩(wěn)體系脫氫過程金屬硼化物成核期過長(zhǎng)的問題。本論文的研究開闊了對(duì)配位金屬氫化物性能進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)制的思路,為配位氫化物的進(jìn)一步開發(fā)

5、應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。論文的主要研究結(jié)果如下:
  (1) LiMn(BH4)3/2LiCl復(fù)合體系的物相結(jié)構(gòu)是由非晶態(tài)的LiMn(BH4)3和晶態(tài)的LiCl組成。其儲(chǔ)氫性能測(cè)試結(jié)果表明,LiMn(BH4)3/2LiCl復(fù)合體系的初始脫氫溫度從純LiBH4的400℃降低至135℃,在135~190℃區(qū)間內(nèi)失重為7.0wt.%。氣體成分分析表明釋放的氣體中H2占93.2 mol%,B2H6占6.8mol%。LiMn(BH4)3/2Li

6、Cl復(fù)合體系的脫氫反應(yīng)激活能Ea=114 kJ/mol,脫氫過程受到三維界面的遷移擴(kuò)散控制。Ti基摻雜劑對(duì)LiMn(BH4)3體系脫氫性能改善的效果各異,具體表現(xiàn)在:TiN、TiC或TiO2不能有效催化LiMn(BH4)3/2LiCl復(fù)合體系的分解反應(yīng);而TiF3摻雜的LiMn(BH4)3/2LiCl復(fù)合體系的初始脫氫溫度進(jìn)一步降低至125℃,其脫氫反應(yīng)激活能也由未摻雜前的114 kJ/mol下降為104kJ/mol,推測(cè)原因?yàn)樵谇蚰?/p>

7、雜過程中TiF3與復(fù)合體系在局部形成了常溫脫氫的Ti(BH4)3。
  (2)使用MnF2替代MnCl2與LiBH4進(jìn)行球磨,制備了LiMn(BH4-xFx)3/2LiF復(fù)合體系。與LiMn(BH4)3/2LiCl復(fù)合體系相比,LiMn(BH4-xF x)3/2LiF復(fù)合體系不僅發(fā)生了陽(yáng)離子Mn2+和Li+之間的取代,同時(shí)發(fā)生了陰離子F-和H-之間的取代,且F-離子取代后LiMn(BH4-xFx)3/2LiF復(fù)合體系的初始脫氫溫度

8、進(jìn)一步從135℃下降至120℃,脫氫激活能Ea從114kJ/mol降低至92kJ/mol。LiMn(BH4-xFx)3/2LiF復(fù)合體系失重為7.0wt.%。氣體成分分析表明釋放的氣體中H2占94.8mol%,B2H6占5.2mol%,抑制了部分B2H6的產(chǎn)生。脫氫反應(yīng)由三維界面的遷移擴(kuò)散轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S形核長(zhǎng)大機(jī)制控制。脫氫性能和機(jī)制的改變均由F-對(duì)H-的部分取代造成B-H鍵失穩(wěn)所引起。
  (3)系統(tǒng)考察了LiNH2對(duì)LiMn(BH

9、4-xFx)3/2LiF復(fù)合體系脫氫性能的影響。摻雜LiNH2會(huì)促進(jìn)LiMn(B H4-xF x)3/2 LiF復(fù)合體系中硼氫化物與MnF2的置換反應(yīng),使得復(fù)合體系中的MnF2相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iF相并形成非晶態(tài)的LiMn(BH4-xFx)3。相比于未摻雜的LiMn(BH4-xF x)3/2LiF復(fù)合體系,摻雜2.5、5、7.5、10和15wt.%LiNH2的復(fù)合物的起始脫氫溫度分別下降至101、96、94、78和77℃,失重分別為6.8、

10、5.0、4.8、6.5和9.3 wt.%。質(zhì)譜分析表明大于5wt.%的LiNH2即可顯著抑制LiMn(BH4-xFx)3/2LiF復(fù)合體系脫氫過程中所生成的B2H6,但過多的LiNH2也會(huì)生成NH3,影響釋放氫氣的純度。實(shí)驗(yàn)證明,添加5 wt.% LiNH2可以獲得純氫氣的釋放,此時(shí)摻雜后的復(fù)合物在100~140℃分解,放出約5.0wt.%純氫氣,脫氫反應(yīng)的激活能Ea為91.0kJ/mol。具體改善機(jī)制為[BH4]-基團(tuán)中Hδ-和[NH

11、2]-中Hδ-結(jié)合致使H2在低溫下逸出,類似地,抑制B2H6產(chǎn)生的機(jī)制為[BH4]-基團(tuán)中Bδ+被[NH2]-中Nδ-固定,阻斷了游離態(tài)的BH3或者BH3帶電基團(tuán)的產(chǎn)生和進(jìn)一步結(jié)合。
  (4)研究了MgH2與LiMn(BH4-xFx)3/2LiF構(gòu)建的失穩(wěn)體系的脫氫性能。升溫實(shí)驗(yàn)表明,復(fù)合體系中LiMn(BH4-xFx)3/2LiF在120~160℃分解,失重為4.9wt.%; MgH2在350~500℃分解,失重為2.1wt.

12、%。隨后的物相分析顯示,LiMn(BH4-xF x)3/2LiF分解產(chǎn)生的B伴隨著MgH2的分解最終轉(zhuǎn)化為MgB2。該體系能在惰性氣體中生成MgB2,且不存在明顯的成核孕育期,明顯改善了MgH2-LiBH4體系中MgB2形成條件苛刻且孕育期長(zhǎng)等問題。改善得益于:首先伴隨MgH2分解,Mg原子逸出表面能量不斷降低,可動(dòng)性增強(qiáng),進(jìn)而加速了與B形成MgB2的成核動(dòng)力學(xué);其次,Mn元素附著于MgB2晶核周圍,加速了Mg原子在MgB2晶格中的擴(kuò)散

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫(kù)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論