DFT方法对LaNi5及LaNi5H0.5晶体结构的预测

根据密度泛函理论,以扩展平面波函数为基集,采用超软赝势技术,对LaNi5 储氢合金及其吸氢后的晶胞模型进行了优化,从理论上给出了其结构参数及性质。计算结果表明该方法能较好地符合 LaNi5 及其氢化物结构的实验值,为该类合金的结构预测提供了一个理论估算途径。此外,根据模型的结构参数分析了LaNi5 中不同间隙位的吸氢稳定性,解释了影响间隙位稳定性的因素。     

以LaNi5合金为催化剂制备碳纳米管的研究

在800℃下,以LaNi5合金粉末为催化剂,乙炔为原料,采用化学气相沉积法(CVD)分别在氢气氛和氮气氛下合成了多壁碳纳米管.研究了以LaNi5合金粉末为催化剂的条件下,反应气氛对生成碳纳米管的影响,探讨了CVD法生长碳纳米管的反应机理及LaNi5合金的催化机理.实验结果表明,反应过程中LaNi5分解为La3Ni7和Ni;在碳纳米管的生成过程中,La3Ni7进一步分解为La和Ni.氢的参与能显著改变生成的碳纳米管的质量.     

LaNi5.5 Sn1.5-C-Si合金优异的长期吸/放氢循环性能

AB5型储氢合金在气固储氢、氢压缩、镍氢电池等领域具有广阔的应用前景,其循环稳定性是人们的一个关注点.本实验通过电弧熔炼的冶金方法,结合长时间退火的热处理工艺,制备了以CaCu5相为主相,以富Ni/Sn相为次要相,以及少量C相和Si相弥散分布的LaNi5.5 Sn1.5-C-Si合金,并结合LaNi5基础合金,研究了LaNi5.5 Sn1.5-C-Si合金在1000周吸/放氢循环过程中的储氢性能变化规律.结果表明,随着吸/放氢循环,合金的储氢容量略有降低,吸/放氢平台发生细微的倾斜,但以上变化远远小于LaNi5合金循环1000周的变化.LaNi5.5 Sn1.5-C-Si合金循环1000周的容量保持率高达98％,这可能是由于C和Si相的弥散分布对合金颗粒的粉化起到了缓冲作用.此外,LaNi5.5 Sn1.5-C-Si合金具有良好的吸氢动力学性能,在383～423 K、2 MPa氢压下200 s内即可完全吸氢,合金良好的吸氢动力学性能可能与富Ni/Sn相的催化作用有关.     

新型稀土镁基贮氢电极合金的结构与性能

系统研究了La0．7Mg0．3(Ni0．85Co0.15)x(x=2．5，3．0，3．5，4．0，4．5，5．0)贮氢电极合金的结构和储氢性能．该类型合金由(La，Mg)Ni3相(PuNi3型结构)和LaNi5相(CaCu5型结构)组成，两相的a轴参数和晶胞体积都随着x值的增大而减小．(La，Mg)Ni3相的丰度先从x=2．5时的48．4％增加到x=3．5时的78．2％，然后又减小到x=5．0时的12．2％，而LaNi5相的丰度在x=2．5-3．5时基本保持不变(-20％)，在x=4．0时突然增加到71.9％．合金的吸氢量从x=2．5时的0．86％(质量分数)增加到x=3．5时的1．50％然后又减小到x=5．0时的1．19％．合金的放氢平台压力在x=2．5-3．5时保持基本不变(-65．9kPa)，然后逐渐增加到x=5．0时的0．30MPa．随着x的增加，吸放氢过程的滞后效应先增大后减小，而合金的放氢平台变得更加平坦．     

合金FeTi1.2+xwt%LaNi5(x=0,1,2,3,4)储氢性能的研究

采用合金化的方法向富钛储氢合金FeTi1.2中添加少量LaNi5以形成四元系合金FeTi1.2 xwt%LaNi5来改善FeTi1.2合金的储氢性能，虽然XRD没有检出合金中有LaNi5相的存在，但是FeTi1.2合金的储氢性能特别是活化性能得到了改善，FeTi1.2 xwt%LaNi5合金还具有较高的储氢量，293K吸氢的FeTi1.2 2wt%LaNi5合金在333K时的放氢量为186.4ml/g，明显超过FeTi1.2合金的172.3ml/g。     

La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx(x=0～0.3)贮氢合金的相结构及电化学性能的研究

研究了Al元素对合金La0．67Mg0．33Ni3．0中Ni的替代对舍金的微观组织结构及电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)分析结果表明La0．67Mg0．33Ni3．0合金由PuNi3型(La，Mg)Ni3相和Ce2Ni2型(La，Mg)2Ni7相组成，Al元素加入后，开始出现CaCu5型LaNi5相，随着Al含量的增加，LaNi5相逐渐增多，当x=0．3时，LaNi5相成为合金的主相，合金La0．67Mg0．33Ni3．0中Al的X荧光元素面分布图像表明了Al元素主要进入LaNi5相中，说明Al是一种LaNi5相形成元素；电化学测试表明，随着Al含量的增加，合金的最大放电容量依次下降，4种合金的最大放电量分别为392、324、267和252mAh／g，活化次数变化不大(2～3次即可活化)，循环稳定性先增加后下降。     

快淬La-Mg-Ni系贮氢电极合金的结构与电化学性能

铸态及快淬态La2Mg(Ni0 85Co0.15)9Cr01贮氢电极合金主要由(La,Mg)Ni3相(PuNi 3型结构),LaNi5相以及少量的LaNi2相组成,各相的含量与淬速有关.与铸态合金相比较,快淬态合金放电平台电压降低,快淬使合金的循环寿命都有不同程度的提高.铸态和快淬态合金均具有良好的活化性能.     

烧结工艺对贮氢合金La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5的微观组织结构及电化学性能影响的研究

系统研究了固相反应烧结方法制备La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5贮氢合金的烧结工艺对该合金的微观组织结构及电化学性能的影响规律.分析和研究了合金的微观组织结构、电化学放电性能及Mg含量的挥发损失问题.XRD和SEM及EPMA分析结果表明,在不同烧结条件下合金均由不合Mg的LaNi5相、富Mg的LaNi3相及一个贫Mg的LaNix(x=3.0～3.8)相三相组成.当烧结温度不超过1203k时合金主相为LaNi3相,当烧结温度超过1203K,LaNi5相逐步成为主相.原子吸收光谱分析结果表明,烧结温度不超过1203K,Mg元素没有明显损失;当烧结温度超过1203K,会引起Mg的大量挥发损失.电化学性能分析结果表明,烧结温度不超过1203K,合金放电能力主要受合金组织形成与均匀性影响;而烧结温度超过1203K,Mg元素挥发损失成为影响合金放电能力的决定因素.烧结条件为873～1123k保持24h、1203k保持2h,是制备La0.67Mg0.33Ni2 5Co0.5贮氢合金的适宜工艺.用该工艺制备的La0 67Mg0.33Ni2.5Co0.5贮氢合金Mg含量稳定(2.92%质量分数)、微观组织均匀、放电容量高(395mAh/g)、活化性能好(2个循环).     

非化学计量LaNi5型储氢合金的性能

采用富La混合稀土与Ni、Co、Mg等元素组合，获得了一种非化学计量LaNi5型储氢合金、用金相、XRD和SEM-EDX等方法分析了该合金的组织结构，研究了合金的气相储氢特性以及电化学性能，结果表明：在1.6MPa氢压和温度29℃下，该合金的储氢量达到1.58%（质量分数），该合金的放电容量为380mAh/g。经300次循环后容量保持率为55%，该合金的基体是CaCu5型结构的LaNi5相，但有第二相（LaMg)Ni3析出，这种第二相的形成是导致该合金大容量的关键。     

壳聚糖金属螯合物对LaNi5储氢合金电化学性能的影响

通过向LaNi5储氢舍金电极中添加一定量的壳聚糖金属螯合物，用电化学阻抗谱线分析了其对LaNi5储氢合金电化学性能影响；同时也对LaNi5储氢合金电化学容量以及高倍率充放电性能的影响进行了研究；与LaNi5储氢合金进行了对比，结果表明：添加了壳聚糖螯合物的LaNi5储氢合金其放电平台与高倍率克放电性能都得到了提高，其中添加量为2％时催化效果最好。     

双辊淬冷法制备稀土镍基贮氢合金及其晶粒尺寸和电化学性能

使用双辊淬冷技术制备了LaNi5基AB5型贮氢合金,用扫描电镜和X射线衍射确定合金的晶粒尺寸,用恒电流充放电方法确定合金的电化学容量及其循环稳定性.结果表明, 制备的合金具有均匀的纳米晶结构;在64mA/g(约0.2C)的电流密度下,合金放电容量高达336mAh/g,而在640mA/g(约2C)的电流密度下,合金放电容量仍达312mAh/g,经400次循环后容量保持约80%.另外,还研究了La含量对合金容量和循环稳定性的影响,合金容量在La 含量<60%范围内,随La含量增加而增加,La含量从60%增至80%,合金容量保持不变, 但是合金循环稳定性随La含量增加而减少.     

Ca-La2O3-Ni体系的热力学研究

计算了用Ca还原La2O3生成纯金属La(3Ca La2O3=2La 3CaO),La与Ni反应生成LaNi5合金（La 5Ni=LaNi5)的标准吉布斯自由能和吉布斯自由能变化,以及反应平衡时的钙分压,在1223,1273,1323,1373K温度下制得了LaNi5合金,XRD鉴定了反应产物的物相,热力学计算说明在La-NI系化合物中生成物只能是L aNi5。     

溅射条件对LaNi5薄膜结构和组织的影响

采用La-Ni镶嵌靶，通过调节靶面上La,Ni的成份配比，射频溅射制备出多晶LaNi5薄膜，借助XPS和AES对薄膜的表面状况、TEM和XRD对薄膜的颗粒度和相结构进行了研究，对溅淀积过程中衬底温度，氢分压对薄膜结构的影响做了相应的讨论。     

Fe部分取代Co对La_(0.7)Zr_(0.1)Mg_(0.2)Ni_(2.75)Co_(0.75-x)Fe_x(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金储氢性能的影响

在氩气保护下,采用磁悬浮感应熔炼方法制备La0.7Zr0.1Mg0.2Ni2.75Co0.75-x Fex(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金,并研究Fe取代Co对La0.7Zr0.1Mg0.2Ni2.75Co0.75-x Fex(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金储氢性能及电化学性能的影响。结果表明:合金主要由LaNi5和La2Ni7相组成,随着Fe含量的增加,LaNi5和La2Ni7相的晶胞体积逐渐增大,且合金中依次出现ZrFe2相(x≥0.05)和La7Ni3相(x≥0.1)。适量的Fe取代Co,不仅能提高La0.7Zr0.1-Mg0.2Ni2.75Co0.75-x Fex(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金的储氢容量,降低合金的放氢平台压,改善合金氢化物的稳定性,而且能延长合金电极的循环寿命,提高合金电极的高倍率放电性能。     

国外部分

2000217　氢转化技术综述HemInd,1999,53(12):426-433(英)2000218　日本工业气体分析技术的历史及未来日本酸素技法,1999,(18):2-112000219　超临界CO2用作染色介质　第1部分——现状、优点和缺点Tekstilec,1999,42(7-8):229-239(斯洛文尼亚)2000220　LiOH预处理对LaNi5的H2吸附动力学的影响JAlloysCompd,1999,293-295、369-3732000221　有机硅烷的纯化公开特许公报:平12-44576,2000-02-152000222　有机硅烷的制备公开特许公报:平12-44575,2000-02-152000223　氢在Pd表面上的吸附、解吸机理真空,1999,42(12):1048-1054(日)2000224　在…     

Mo对A2B7型La-Mg-Ni贮氢电极合金相结构及电化学性能的影响

采用X射线衍射技术(XRD)、电池程控测试仪和电化学工作站等技术手段,研究了少量Mo替换Ni对La0.75-Mg0.25Ni3.5-xMox(x=0~0.5,原子分数/%,下同)贮氢电极合金相结构及电化学性能的影响。结果表明:La0.75Mg0.25-Ni3.5-xMox合金具有多相结构,主相由Gd2Ni7型结构的La2Ni7和CaCu5型结构的LaNi5构成,合金活化性能良好,经过4次充放电过程基本都能达到活化状态。当Mo的加入量达到0.3%时,合金中出现MoNi4,且La2Ni7和LaNi5的点阵参数随之增大;合金的高倍率放电(HRD)性能显著提高,HRDI=900mA/g由82.58%(x=0)增加到86.72%(x=0.5);循环稳定性能(S100)也得到较大改善,呈现先增加后降低的变化趋势,x=0.3时循环稳定性能最好,S100达到76.61%,但合金的最大放电比容量(Cmax)逐渐降低。     

退火温度对La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Six(x=0、0.1)合金电化学贮氢性能的影响

采 用 真 空 感 应 熔 炼 制 备 了La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Six(x=0、0.1)电极合金,并将铸态合金进行真空退火处理,退火温度为900、950、1000和1050℃,保温时间为8h。用XRD分析了铸态及退火态合金的相结构,测试了铸态及退火态合金的电化学贮氢性能。结果表明,铸态及退火态合金均具有多相结构,包括两个主相(La,Mg)2Ni7和LaNi5以及一个残余相LaNi3。退火处理未改变合金的相组成,但使两个主相的含量发生明显改变。合金主相的晶格常数及晶胞体积随退火温度的增加而增加。铸态及退火态合金均具有良好的活化性能,第1次循环即可达到最大放电容量。退火处理明显改善了合金的电化学循环稳定性,合金的放电容量随退火温度的升高先增加后减小。合金的高倍率放电性能(HRD)、电化学交流阻抗谱(EIS)以及氢扩散系数(D)的测试表明,合金的电化学动力学随退火温度的升高先上升后降低。     

退火温度对La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Six（x=0、0.1）合金电化学贮氢性能的影响

采用真空感应熔炼制备了La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Si x(x=0、0.1)电极合金,并将铸态合金进行真空退火处理,退火温度为900、950、1000和1050℃,保温时间为8h。用XRD分析了铸态及退火态合金的相结构,测试了铸态及退火态合金的电化学贮氢性能。结果表明,铸态及退火态合金均具有多相结构,包括两个主相(La,Mg)2Ni7和LaNi5以及一个残余相LaNi3。退火处理未改变合金的相组成,但使两个主相的含量发生明显改变。合金主相的晶格常数及晶胞体积随退火温度的增加而增加。铸态及退火态合金均具有良好的活化性能,第1次循环即可达到最大放电容量。退火处理明显改善了合金的电化学循环稳定性,合金的放电容量随退火温度的升高先增加后减小。合金的高倍率放电性能(HRD)、电化学交流阻抗谱(EIS)以及氢扩散系数(D)的测试表明,合金的电化学动力学随退火温度的升高先上升后降低。     

LaNi4.25A10.75床氚滞留量的测量

分别采用直接测量法、同位素交换法和溶解法测量LaNi4.25A10.75床中的氚滞留量，并分析了这3种测量方法在本实验条件下的误差。直接测量法测量LaNi4.25A10.75床的氚滞留量的结果如下：LaNi4.25A10.75床的氚滞留量为3．65％（（0．097±0．00092）mmol T2／g LaNi4.25A10.75），当压力读数在1．5-133.332kPa之间时，其PVT测量法的标准差小于0．95％；同位素交换法测量LaNi4.25A10.75床氚的结果如下：加热充分解吸过的LaNi4.25A10.75床经多次同位素交换后，其交换效率仅为1．92％，即不到2％的氚被氘气载带出来，其同位素交换法测量的标准差为7．35％。溶解法能够定量地测量LaNi4.25A10.75床中滞留的氚，其溶解法测量的标准差为6．49％。     

La2-xMgxNi7.0(x=0.4,0.5,0.6,0.7,0.8)贮氢合金结构和电化学性能的研究

用高频感应熔炼的方法制备了La2-xMgxNi7.0(x=0.4,0.5,0.6,0.7,0.8)贮氢电极合金,采用x-ray衍射和XRD粉末衍射全谱拟合分析方法及电化学方法系统研究了随Mg含量的增加,该类合金相结构和电化学性能的变化规律,以及合金在不同退火温度(1123K,1203K,1253K)和不同退火时间(24h,72h,144h)下相结构和微观组织及电化学性能的变化规律.实验结果表明,该类合金由(La,Mg)2Ni7相(Ce2Ni7型结构)、LaNi5(CaCu5型结构)相、(La,Mg)Ni3相(PuNi3型结构)及少量未知相组成.随Mg含量的增加,电极电化学放电容量呈先升高后降低趋势,当x=0.6时达到最大值389.87mAh/g;当Mg含量进一步增加时,电化学放电容量迅速降低,x=0.8时电化学放电容量为188.34mAh/g;随Mg含量的增加,合金组织中(La,Mg)Ni3相和LaNi5相增多.退火处理很大程度上消除了LaNi5相,高温退火有利于(La,Mg)2Ni7相的生成,低温退火有利于(La,Mg)Ni3相生成.退火时间的延长对合金相结构影响不明显,但提高了合金组织均匀性,同时使电化学放电容量降低.不同的退火温度和退火时间对未知相影响不明显.本文研究表明,退火温度对(La,Mg)2Ni7合金相结构有重要影响,Mg含量是影响合金相结构和电化学放电容量的关键.