钛钒镍复相材料制备及电化学储氢性能研究

《钛钒镍复相材料制备及电化学储氢性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TG139+.7单位代码：10183研究生学号：2015431019密级：公开钛钒镍复相材吉林大学料制备博士学位论文及电化学储氢性能研林静究林静2018年6月吉林大学—————————————————————钛钒镍复相材料制备及电化学储氢性能研究—————————————————————PreparationandelectrochemicalhydrogenstoragepropertiesofTiVNicomposites————————————作者姓名：林静专业名称：材料学研究方向：金属基复合材料指导教师：曹占义教授学位类别：工

2、学博士培养单位：材料科学与工程学院论文答辩日期：2018年05月22日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名职称工作单位主席王立民研究员中科院长春应化所委员刘喜明教授长春工业大学材料学院委员李光玉教授吉林大学材料学院委员安健教授吉林大学材料学院委员朱永福教授吉林大学材料学院未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人

3、郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士

4、学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士√博士学科专业：材料学论文题目：钛钒镍复相材料制备及电化学储氢性能研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市人民大街5988号吉林大学材料科学与工程学院（130025）作者联系电话：摘要摘要含准晶相的Ti-V-Ni复相合金在电化学储氢领域中的应用受限，其原因在于其电化学放电容量易衰减、循环稳定性差。在本论文工作中，以含准晶相的Ti1.4V0.6Ni复相合金为研究对象，针对以上问

5、题，采用添加高储氢容量的化合物以及合金表面修饰等技术制备新型复合材料，以期改进该复相合金的电化学储氢性能。主要研究内容及结果如下：（1）将具有高储氢量的配位金属氢化物LiAlH4与Ti1.4V0.6Ni合金复合，制备了Ti1.4V0.6Ni+xLiAlH4（x=0.5，1，1.5，2，2.5，wt.%）系列复合储氢材料。由于LiAlH4在常温下呈亚稳态，在机械球磨的作用下，部分LiAlH4发生分解反应，因此合金表面包覆层中含有LiAlH4及其分解产物，同时，Ti1.4V0.6Ni合金颗粒表面发生吸氢反应。当合金电极与电解液接触后，包覆层随即与

6、碱性电解质发生反应使电解液中含有LiOH，适量LiOH优先分散在Ti1.4V0.6Ni合金表面缺陷位置而保护合金，防止储氢合金氧化与溶解而提高材料的循环性能。同时，包覆层与储氢合金内部的Li元素溶出过程可以使合金表面形成多孔结构而有利于氢扩散，加速电极催化活性，使Ti1.4V0.6Ni复相合金的电化学性能得到提高。（2）石墨烯是二维材料，具有很高的比表面积兼具优异的电导率和极好的化学稳定性，通常作为添加剂掺杂到电极材料中来提高电极的电化学性能，氢可3吸附在石墨烯表面形成spC-H键而具备理论储氢容量，同时，石墨烯的厌水性能可以作为超薄的保护层

7、来防止合金在碱性环境中的腐蚀。此外，多壁碳纳米管（MWNTs）已经在储氢合金领域得到了广泛应用，可以促进储氢合金的吸/放氢动力学过程，阻止合金颗粒在机械球磨的作用下再次团聚。将碳材料（石墨烯和多壁碳纳米管）与Ti1.4V0.6Ni合金复合，使碳材料附着在合金颗粒表面，通过控制碳材料添加量来控制包覆层的厚度。研究结果表明，合金表面包覆碳材料能够有效抑制合金中的V元素在电解液中的溶解，起到保护负极组分的作用。包覆10wt.%石墨烯的Ti1.4V0.6Ni储氢合金经过50次充放电循环，容量保持率较Ti1.4V0.6Ni−1合金提高了6.5%。包覆多

8、壁碳纳米管的储氢合金最大放电容量达295.5mAhg，提高了30%，100个充放电循环后的容量保持率也有所改善。I吉林大学博士学位论文（3）过渡金属碳化物（TMC）