钛膜吸氢与释氢特性的研究

在SKL－12型多功能谱仪的预处理室中，采用超高真空镀膜的方法，得到了表面清洁的钛膜。对表面清洁及有一定量氧污染的钛膜进行了吸氢、释氢实验，并用理论模型拟合实验数据。结果表明：表面氧污染使钛膜吸氢能力降低，其原因在于氧原子占据了钛膜表面的吸附位置，使氢解离为原子的几率降低。     

钛膜吸氢与释氢特性的研究

在ＳＫＬ－１２型多功能谱仪的预处理室中，采用超高真空镀膜的方法，得到了表面清洁的钛膜。对表面清洁及表面一定量氧污染的钛膜进行了吸氢，释氢实验，并用理论模型拟合实验数据。结果表明：表面氧污染使钛膜吸氢能力降低，其原因在于氧原子占据了钛膜表面的吸附位置，使Ｈ２解离为原子的几率降低。     

表面氧污染影响钛膜吸氢量的机理

表面氧污染的钛膜，其吸氢能力比清洁钛膜降低达数倍之多。在厚度d为40nm，表面氧污染的钛膜表面上，重新蒸镀一层极薄的（约1．2nm）清洁钛膜，吸氢、释氢的测量表明其吸氢能力得到恢复。另外，还对其他四块不同厚度的钛膜，在表面清洁及氧污染的条件下，分别进行了吸氢能力实验。实验结果证实：氧污染降低钛膜吸氢能力的原因是使钛膜上氢分子解离的位置减少，而不是扩散阻挡层的作用。     

表面氧污染影响钛膜吸氢量的机理

表面氧污染的钛膜，其吸氢能力比清洁钛膜降低达数倍之多，在厚度ｄ为４０ｎｍ，表面氧污染的钛膜表面上，重新蒸镀一层极薄的（约１．２ｎｍ）清洁钛膜，吸氢，释氢的测量表明其吸氢能力得到恢复。另外，还对其他四块不同厚度的钛膜，在表面清洁及氧污染的条件下，分别进行了吸氢能力实验，实验结果证实，氧污染降低钛氢能力的原因是使钛膜土氢分子解离的位置减少，而不是扩散阻挡层的作用。     

表面氧污染影响钛膜吸氢量的机理

表面氧污染的钛膜，其吸氢能力比清洁钛膜降低达数倍之多。在厚度ｄ＝４００Ａ，表面氧污染的钛膜上重新蒸镀，使其表面再生一层极薄的清洁钛膜。吸氢，释氢测量表明其吸氢能力得到恢复。     

碳污染对钛膜吸氢能力影响的研究

在钼基底上蒸镀钛膜，用乙炔在钛膜表面引入碳污染，用Ｘ射线光电子谱和俄歇电子谱研究钛膜表面的碳的化学状态，以及表面的碳污染对钛吸氢能力的影响。实验发现，碳在钛表面以二种到三种化学状态存在。碳在钛表面将使钛膜的吸氢能力下降，而且不同化学状态的碳对钛膜吸氢能力的影响也不同。实验结果表明，呈ＴｉＣ状态的碳是降低钛膜吸氢能力的主要因素，共原因是它使解离吸附位置减少。     

钯对钛膜吸氢能力的抗污染作用的研究

为寻求一种防止因表面污染而导致钛膜吸氢能力下降的的途径，用表面分析方法检测样品表面状态，用质谱仪测量样品吸氢能力，研究了表面状态和吸氢能力的相互关系。采用在钛膜上淀积钯膜的方法，可使受碳，氧污染的钛膜吸氢能力得以恢复。这种钯／太复合结构在吸氢有力上对碳，氧污染并不灵敏     

碳污染对钛膜吸氢能力影响的研究

在钼基底上蒸镀钛膜，用乙炔（C2H2）在钛膜表面引入碳污染，用X射线光电子谱和俄歇电子谱研究钛膜表面的碳的化学状态，以及表面的碳污染对钛膜吸氢能力的影响。实验发现，碳在钛表面以两种到三种化学状态存在。碳在钛表面将使钛膜的吸氢能力下降，而且不同化学状态的碳对钛膜吸氢能力的影响也不同。实验结果表明，呈TiC状态的碳是降低钛膜吸氢能力的主要因素，其原因是它使解离吸附位置减少。     

钯对钛膜吸氢能力的抗污染作用的研究

为寻求一种防止因表面污染而导致钛膜吸氢能力下降的途径，用表面分析方法检测样品表面状态，用质谱仪测量样品吸氧能力，研究了表面状态和吸氢能力的相互关系。采用在钛膜上淀积钯膜（蒸发或溅射）的方法，可使受碳、氧污染的钛膜吸氢能力得以恢复。这种钯／钛复合结构在吸氢能力上对碳、氧污染并不灵敏。对样品的近费米能级处的占有电子态密度（densityofstate，DOS）的测量证明，凡吸氢能力良好的样品，DOS呈峰形结构。具有抗污染能力的钯／钛结构，其DOS因污染而导致的变化很小，而无抗污染能力的钛膜，其峰形结构受污染作用而消失。这种峰形结构能提供氢分子解离吸附过程中所需的电子。     

贮氢材料TiFeMm中毒与再生的研究

本文概括叙述了贮氢材料TiFeMm的贮氢特性及其表面中毒与再生机制。在贮氢材料TiFe中添加少量混合稀土金属Mm,改善了它的活化条件。我们发现,当使用98％工业纯氢气吸氢时,由于表面中毒,贮氢量下降。第一个吸放氢循环,其吸氢量下降约23％;第三个循环,其下降约61％。尽管如此,TiFeMm的抗毒性能还是比TiFe要好。中毒后的TiFeMm,经三次纯氢循环再生后,贮氢容量可回升到96％。由UPS分析表明,TiFeMm表面上过渡金属铁的d带峰强度是预测催化性质的重要依据。从AES、XPS分析结果指出,TiFeMm表面上的钛与铁分别呈TiO和金属态铁,还有少量氧与碳的表面污染。很明显,表面中毒以后,分别形成TiO_2和Fe_3O_4的表面化合物,从而抑制氢分子H_2→2H催化分裂和氢的渗透,致使贮氢量下降。从应用观点出发,我们相信,试验结果对于类似贮氢材料是很重要的。     

表面改性对抗氧钢吸氢和抗氢性能的影响

利用激光，电子束，磁控溅射镀铝等进行表面处理，探讨了Ｊ７５钢表面特性的改变及其对材料吸氢能力和抗氢脆性能的影响。结果表明，表面改性后吸氢能力降低，材料内部的含氢量减少，最大减少幅度达１４．４％，抗氢脆性性能则明显提高，达到３０％以上。     

表面改性对抗氢钢吸氢和抗氢性能的影响

利用激光、电子束、磁控溅射镀铝等进行表面处理 ,探讨了J75钢表面特性的改变及其对材料吸氢能力和抗氢脆性能的影响。结果表明 ,表面改性后吸氢能力降低 ,材料内部的含氢量减少 ,最大减少幅度达 14.4 % ;抗氢脆性能则明显提高 ,达到 30 %以上。     

钛-氢体系的物理化学性质

综合评述了钛一氢体系的物理化学性质。钛是一种具有同素异型转变点L（1155K）的吸氢金属,氢在α钛和β钛中有不同的溶解度,在Tc以下易形成具有面心立方晶格结构的TiH2,氢原子溶解在晶格中,占据四面体间隙位（T）。钛加热吸氢时晶格发生膨胀,产生体胀效应,当温度降低时氢化物又会沿惯习面发生偏析。氢在钛中的扩散在高温时表现为正常扩散即lnD与1／T呈直线关系,在低温时存在隧道扩散。钛一氢体系的热力学p—c-T曲线表现出良好的平台性且在高于593K时存在两个平台。测定了钛一氢体系的反应的动力学扩散活化能和表观活化能。     

表面等离子共振氢敏传感器理论和模拟

提出了一种钯(Pd)膜氢敏感表面等离子共振传感器结构,该传感器以镀在棱镜端面的 Pd作为氢敏感膜。Pd 膜吸氢以后发生化学反应,生成的 PdHx使折射率发生变化,同时,它作为金属膜产生 SPW,当折射率变化时又在金属和介质表面产生表面等离子共振。利用 Fortran 语言程序进行了表面等离子共振氢敏传感器的 Pd 膜厚度和传感器灵敏度数值模拟。氢气浓度的变化引起折射率的变化,数值模拟表明,表面等离子共振氢敏传感器的灵敏度与 Pd 膜厚度有关,当 Pd膜的厚度在 10-30nm 时,氢气浓度在 1%-10%范围内具有较高的灵敏度。这种传感器结构将用于监测氢气作燃料的商用和军用机车的氢气泄漏。     

钛-氢固溶体的特性

钛对氢有很高的亲和力,因此,钛作为储氢材料受到大家的关注.但是,氢可以弱化材料强度,导致氢脆.有资料报道锆金属的力学性能由于吸氢而受到影响,因此,吸氢对钛的力学性能的影响也是有可能的.     

贮氢材料LaNi_5的表面分凝

本文报告了贮氢材料LaNi_5的表面分凝及其影响因素。AES的深度剖面分析发现,气氛中的氧引起镧的表面分凝,在LaNi_5表层中,镧扩散到表面并且氧化。与此同时,镍以金属态析出,最表层为富镧贫镍层;次表层为富镍贫镧层。表面分凝层的厚度与分凝速度随温度增加而增加。在室温、超高真空中,清洁LaNi_5的表面分凝速度相当迅速,且与氧有关。表面分凝在贮氢材料研究中十分重要,它为改善材料活化、表面催化性质,为阐明贮氢表面机制提供实验数据。     

附着钛原子的碳纳米管可用作贮氢材料

美国国家标准与工艺研究所报道，根据最新量子计算和计算机模型，附着有钛原子或其它过渡金属的碳纳米管可比最有效的贮氢材料贮存更多的氢分子。碳纳米管的这一功能使它可用作燃料电池的氢源，这意味着，带有钛原子的碳纳米管能够聚集起相当于其自重8％的氢量。这种吸氢量比“自由轿车伙伴集团”（该集团中包括美国能源部和美国汽车三巨头制造商）规定的最低贮氢量要求6％还高出1／3。此外，联到钛原子上的氢分子，在受热时易于放出。这种可逆性吸附是对贮氢材料实用性的另一项要求。     

磁控溅射Ti合金薄膜结构特征及贮氢性能

采用磁控溅射方法制备了Ti膜及TiMo、TiMoYAl和TiZrYAl等三种合金膜.合金膜中Mo、Zr和Al三种元素成份与靶材成分基本一致,而Y元素则与靶材成分有较大的偏差.在400℃吸氢工艺下,四种膜材的吸氢动力学性能良好,没有脱膜现象,饱和吸氢量均可超过1.5(H/M).膜材的吸氢PCT曲线表明,含Mo合金膜材具有最高的吸氢平衡压,外推出的室温下的数量级约为10-4Pa.     

钛吸氢、氘和氚的动力学同位素效应研究

应用反应速率分析方法,在高真空金属系统上测定了钛在恒容体系和550℃～750℃范围内吸收氢、氘和氚的P-t曲线,并由此计算了各自在不同温度的速率常数,得到钛吸氢、氘和氚的表观活化能分别为(55.6±2.4)kJ/mol、(110.2±3.0)kJ/mol和(155.5±3.2)kJ/mol.钛吸氚的表观活化能最高,钛吸氢的表观活化能最低,表现出显著的动力学同位素效应,表明钛吸氚进行氚化反应较氘化和氢化更难于进行.     

钛膜表面阳极氧化层对吸附和解吸氘特性影响的研究

在金属氢化物热力学和动力学参数测试系统上分别对表面覆盖Pd膜的钛膜和表面有阳极氧化层的钛膜进行了吸附和解吸氘特性的研究,吸附氘气的研究包括恒温吸氘和变温吸氘。其研究结果表明：初始吸附氘气的速率随氧化层厚度的增加而变慢,吸附氘气达到平衡的时间越长;在相同的升温速率和相同的初始氘气压力下,明显吸附氘气的温度随氧化层厚度的增加而升高;阳极氧化层降低了热解吸反应的速率,提高了热解吸主峰位对应的温度;氧化层越厚的试样,其热解吸主峰位所对应的温度越高;钛膜和氘化钛膜表面阳极氧化层具有一定的阻氘性能,且阳极氧化层越厚,其阻氘性能越强。