碳材料掺杂对镁基氢化物释氢性能的影响及其微观机理

摘要：

选取石墨与石墨烯两种碳材料作为掺杂剂,采用机械球磨方法分别制备纯MgH2、MgH2-10％石墨(质量分数)及MgH2-10％石墨烯3种储氢体系,并结合XRD、SEM、DSC-TG实验表征手段与具有原子尺度模拟能力的第一性原理计算方法,研究碳材料掺杂对MgH2释氢性能的影响及其微观机理.结果表明:微量石墨与石墨烯的掺杂使得MgH2释氢温度得到降低,相比之下,石墨烯掺杂效果较为明显,其掺杂致使MgH2初始释氢温度降低近33℃.此外,石墨与石墨烯掺杂均有助于抑制球磨过程中颗粒的团聚,起到结构限域的作用,促进MgH2快速释氢.第一性原理计算表明,碳材料掺杂改善MgH2释氢性能的内在原因在于其掺杂削弱了Mg-H间的键强,降低了H原子从MgH2基体中释放时的解离能.

关键词：MgH2、碳材料、掺杂、释氢性能、第一性原理

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分类号：TG139.7(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51401036;湖南省自然科学基金资助项目14JJ3086;能源高效清洁利用湖南省重点实验室开放基金资助项目2015NGQ005

在线出版日期：2015-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：2464-2470