一种镁铟固溶体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镁铟固溶体及其制备方法，（１）把镁粉和铟粉按照摩尔比（１００－ｘ）∶ｘ，其中０＜ｘ＜１２的比例配制样品Ａ，样品Ａ在球磨机上进行混粉，得到混合粉末Ｂ并压制成形，得到生坯Ｃ并在真空炉中通氩气保护进行烧结处理，烧结处理过的生坯Ｃ破碎后，再在氩气氛下球磨得到镁铟固溶体；添加适量的铟制备成镁铟固溶体，使镁的吸放氢反应路径发生改变，从而达到减少镁的吸放氢焓变、降低镁氢化物（ＭｇＨ２）热力学上稳定性的效果，镁铟合金同时具有良好的可逆性，解决了不可逆或者可逆性差的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及储氢材料，尤其涉及。
技术介绍
目前所研究开发的储氢材料，普遍存在的问题是具有很高的热力学稳定性，因而 放氢温度高；另一方面是，动力学性能差，特别是放氢动力学。这两方面的缺点严重阻碍了 储氢材料的实际应用。现有开发的储氢材料中，镁由于具有高的理论储氢量，良好的循环性能，以及镁资 源丰富等优点，广泛地吸引了人们的兴趣，被认为是最有发展前途的储氢材料之一。但镁氢 化物的形成焓高达-74.5kJ/mol H2，通常情况下需要在300°C以上才能缓慢放氢。所以，对 镁这种储氢材料的研究，最关键的一点就是降低其氢化物的热力学稳定性。在过去的研究中，为了提高镁的动力学性能，采用了添加催化剂、与其它化合物复 合和获得纳米晶结构等方法，并取得了良好的结果，特别对镁的吸氢动力学有了显著的改 善。然而在热力学去稳定方面，虽然有不少研究工作的开展，但效果依然不理想。有的研究 者采用添加第二组元，使其在放氢过程中与镁形成热力学稳定的化合物，从而达到对镁氢 化物的去稳定作用，如添加Si元素，这种方法虽然降低了镁氢化物的热力学稳定性，但由 于在脱氢过程中形成的Mg2Si过于稳定，导致该反应不可逆。因此，寻找一种方法既能达到 对镁氢化物去稳定作用，又能保持良好的循环性能是镁储氢材料发展的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种镁铟固溶体及其制 备方法，使镁的吸放氢反应路径发生改变，从而达到减少镁的吸放氢焓变、降低镁氢化物热 力学上稳定性的效果，同时具有良好的可逆性，解决了现有技术中的不可逆或者可逆性差 的问题。本专利技术的目的通过下述方案实现一种镁铟固溶体，该镁铟固溶体中镁、铟的摩尔 比为(100-x) X，其中 0<x<12。上述镁铟固溶体的制备方法，包括以下步骤(1)把镁粉和铟粉按照摩尔比(100-x) X，其中0 < χ < 12的比例配制样品A ；(2)将按照步骤(1)比例配制的样品A，在球磨机上进行混粉，得到混合粉末B ；(3)把步骤⑵中，得到的混合粉末B压制成形，得到生坯C，将生坯C在真空炉中 通氩气保护进行烧结处理；(4)经步骤(3)烧结处理过的生坯C破碎后，再在氩气氛下球磨得到镁铟固溶体。所述步骤(3)中压制成形的压力约50MPa lOOMPa。所述步骤(3)保护气压约1个大气压；烧结温度约300°C 600°C ；烧结时间约3 小时 10小时。上述球磨机可以是行星式球磨机，也可以是其他球磨机；上述步骤(1)中铟粉含量可以是< IOat% (摩尔比)。本专利技术镁铟固溶体，可作为制造电池的材料、氢气的分离以及回收和净化材料、制 冷或采暖设备材料等。本专利技术与现有技术相比，优点及效果在于a、本专利技术采用在镁中添加适量的铟，并通过上述方法制备的镁铟固溶体，利用固 溶体在吸放氢反应中的相变调制镁的氢化和脱氢反应焓，从而达到对镁氢化物的去稳定作 用。另一方面，第二组元铟的存在有利氢的解离和扩散，也提高了镁的吸放氢动力学性能；b、具体地说，本专利技术的方法所制得的镁铟固溶体，在保持了镁的晶体结构不发生 改变情况下，使得镁的单胞体积减小；在吸氢反应过程中，固溶体发生分解形成镁氢化物和 镁铟化合物；而在脱氢时，又重新形成镁铟固溶体，利用反应过程中的相变实现了对镁吸放 氢反应焓的调制。另外，由于第二组元的添加，容易通过球磨的方法获得纳米结构，这种纳 米结构的镁具有明显优于传统粗晶镁的吸放氢动力学行为；c、步骤(3)中通氩气保护，避免镁的氧化，烧结温度300 600°C使Mg-In之间发 生扩散反应，避免铟由于比重大而导致偏析；d、步骤(4)中采用氩气氛下球磨，使制备的镁铟固溶体成分均勻，且具有纳米结 构，有利于氢的扩散进行；综上所述，本专利技术保持了镁的晶体结构不发生改变，继承了镁的优良储氢性能；本 专利技术可逆性好，解决了其它方法中的可逆性差的问题，固溶体吸放氢完全可逆；本专利技术制备 工艺简单，有效节约了经济成本；本专利技术降低了放氢温度的同时，也提高了脱氢反应速率。附图说明图1是本专利技术初始粉末(Mg，In)及样品球磨40和50小时的XRD谱图2是本专利技术Mg、In固溶体吸放氢过程的相变，a吸氢前，b不完全吸氢，c完全吸 氢，d脱氢后。图3是本专利技术Mg、In固溶体与Mg脱氢性能比较，a =Mg在300°C下放氢，b :Mg、In 在270°C下放氢，c :Mg、In在300°C下放氢。图4是本专利技术Mg、In在不同温度下的循环PCI曲线。图5是本专利技术添加不同量的In对Mg吸放氢焓变的影响。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的实施方式不限于 此。实施例1 (1)把Mg粉和In粉按照摩尔比95 5的比例混合，配制样品A ；(2)按照步骤(1)比例配制的样品A，在行星式球磨机上球磨进行混粉，得到混合 粉末B;(3)把步骤(2)中得到的混合粉末B在IOOMPa下压制成形，得到生坯C，将生坯C 在真空炉中通氩气保护进行560°C烧结3个小时，保护气压为1个大气压。(4)经步骤(3)烧结处理过的生坯C破碎后，再在氩气氛下球磨得到镁铟固溶体合^^ ο实施例2 (1)把Mg粉和In粉按照摩尔比95 5的比例混合，配制样品A ；(2)按照步骤(1)比例配制的样品A，在行星式球磨机上球磨进行混粉，得到混合 粉末B;(3)把步骤(2)中，得到的混合粉末B在IOOMPa下压制成形，得到生坯C，将生坯 C在真空炉中通氩气保护进行40(TC烧结3个小时，保护气压为1个大气压。(4)经步骤(3)烧结处理过的生坯C破碎后，再在氩气氛下球磨得到镁铟固溶体合^^ ο实施例3 (1)把Mg粉和In粉按照摩尔比90 10的比例混合，配制样品A ；(2)按照步骤(1)比例配制的样品A，在行星式球磨机上球磨进行混粉，得到混合 粉末B;(3)把步骤(2)中，得到的混合粉末B在IOOMPa下压制成形，得到生坯C，将生坯 C在真空炉中通氩气保护进行560°C烧结3个小时，保护气压为1个大气压。(4)经步骤(3)烧结处理过的生坯C破碎后，再在氩气氛下球磨得到镁铟固溶体合^^ ο实施例4 (1)把Mg粉和In粉按照摩尔比98 2的比例混合，配制样品A ；(2)按照步骤(1)比例配制的样品A，在行星式球磨机上球磨进行混粉，得到混合 粉末B;(3)把步骤(2)中，得到的混合粉末B在IOOMPa下压制成形，得到生坯C，将生坯 C在真空炉中通氩气保护进行560°C烧结3个小时，保护气压为1个大气压。(4)经步骤(3)烧结处理过的生坯C破碎后，再在氩气氛下球磨得到镁铟固溶体合^^ ο实施例5 (1)把Mg粉和In粉按照摩尔比90 10的比例混合，配制样品A ；(2)按照步骤(1)比例配制的样品A，在行星式球磨机上球磨进行混粉，得到混合 粉末B;(3)把步骤(2)中，得到的混合粉末B在50MPa下压制成形，得到生坯C，将生坯C 在真空炉中通氩气保护进行40(TC烧结6个小时，保护气压为1个大气压。(4)经步骤(3)烧结处理过的生坯C破碎后，再在氩气氛下球磨得到镁铟固溶体合^^ ο实施例6 (1)把Mg粉和In粉按照摩尔比98 2的比例混合，配制样品A ；(2)按照步骤(1)比例配制的样品A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁铟固溶体，其特征在于：该镁铟固溶体中镁、铟的摩尔比为（１００－ｘ）∶ｘ，其中０＜ｘ＜１２。

【技术特征摘要】
一种镁铟固溶体，其特征在于该镁铟固溶体中镁、铟的摩尔比为(100 x)∶x，其中0＜x＜12。2.权利要求1镁铟固溶体的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)把镁粉和铟粉按照摩尔比(100-x) X，其中0 < χ < 12的比例配制样品A ；(2)将按照步骤(1)比例配制的样品A，在球磨机上进行混粉，得到混合粉末B;(3)把步骤(2)中，得到的混合粉末B压制成形，得到生坯C，将生坯C在真空炉中通氩 气保护进行烧结处理；(4)经步骤(3)烧结处理过的生坯C破碎后，再在氩气氛下球磨得到镁铟固溶体。3.根据权利要求2所述的镁铟固溶体的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，钟海长，欧阳柳章，曾美琴，朱敏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]