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。     

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。     

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。     

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＝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。     

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。     

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。     

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：表面氧污染使太膜吸氢能力降低，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。     

渗氢用钯基膜的研究现状

介绍了渗氢用钯基膜的渗氢机理、影响因素以及制备技术的进展情况.重点阐述了钯基膜的种类及其各自的应用.钯膜的发展经历了从最初的纯钯膜、钯合金膜(主要为钯银、钯钇合金)到目前备受关注并具有良好应用前景的钯及钯基复合膜(如多孔陶瓷、多孔不锈钢基体等).钯膜的合金化,不仅能提高膜的氢渗透率,而且更重要的是可以提高钯膜的抗氢脆能力,延长钯膜的寿命,扩展钯膜的适用范围.而钯复合膜的研究成功,在保证膜的机械稳定性的前提下,降低了钯膜的厚度及成本,并极大地提高了钯膜的氢渗透率.     

钯膜制备及渗氢性能研究

随着膜分离技术的不断发展,渗氢用钯基膜由于具有优异的透氢速率、透氢选择性及良好的化学和热稳定性,已被广泛应用于氢提纯分离领域。介绍了钯透氢膜的种类、透氢机理和制备方法,总结了钯膜从最初的纯钯膜、钯合金膜到钯复合膜的发展历程和氢渗透性能研究,并重点介绍了以铌钯复合膜为代表的新型Pd/bcc型复合膜氢渗透性能的研究进展。     

钯复合膜表面缺陷修饰材料的研究

利用钯膜分离氢是高纯或超纯氢气生产的主要方式,然而,钯膜表面缺陷是影响氢分离纯度的主要因素.本文选择NaA分子筛和γ-Al2O3两种缺陷填充材料对初镀后的钯膜表面缺陷进行修饰,发现两种材料修饰后钯膜透氮量分别下降了57和2倍,NaA分子筛材料修饰后钯膜的透氮量为未修饰钯膜的1/2 500.经过补镀和活化后,在相同钯膜厚度(2.5μm)条件下,3种钯膜透氮量分别为1.91×10-3、6.12×10-4和4.89×10-3m3/(h·m2·MPa).不同修饰材料修饰的钯膜的氢氮分离因子顺序为NaA分子筛＞γ-Al2O3＞无修饰,说明通过修饰钯膜缺陷的方法可提高钯膜的氢分离选择性,且用NaA分子筛材料要优于γ-Al2 O3材料,因为NaA分子筛在缺陷中可根据缺陷形状原位生长,更能有效填补缺陷.NaA分子筛材料修饰后的钯膜经过20次300～400℃以及0.1～1.0 MPa的温度和压力循环仍保持性能不变,具有较高的稳定性.     

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。     

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。     

Ti／AlN陶瓷界面反应的热力学研究

对ＡｌＮ陶瓷在室温和超高真空条件下蒸镀金属钛过程的界面反应进行了热力学研究，并用Ｘ光电子能谱（ＸＰＳ）进行了验证，在金属钛沉积以前ＡｌＮ陶瓷在空气中表面部分被氧化，当样品沉积了金属钛后，刚沉积上的钛是氧化状态，随着钛沉积厚度的增加，表面ＴｉＮ和Ａｌ２Ｏ３的成分都增加。     

玻璃衬底上钯多晶膜的制备

在乙二醇和乙酰丙酮混合溶剂中将钯多晶膜沉积在玻璃片上.钯膜表面平整,由球形钯晶小颗粒密堆积而成,颗粒均匀,形状规则,直径约为130nm.对混合溶液进行了研究,给出了制备均匀的钯膜的最佳反应条件.颗粒大小和膜层厚度可以通过改变反应条件加以控制.探讨了溶剂所起的作用,提出了混合溶剂中钯膜沉积的可能机理.     

包覆钯和镍后MmNi5基贮氢合金的电极特性

Ｍｍ＿（０．９）Ｔｉ＿（０．１）Ｎｉ＿（３．９）Ｍｎ＿（０．４）Ｃｏ＿（０．４）Ａｌ＿（０．３）合金包覆１０ｗｔ％钯－镍后，电极循环寿命和快速充放电性能有明显提高。同时，钯是较好的吸氢元素，这也提高了负极贮氢合金的电容量利用率。包覆钯－镍的贮氢合金电极２００次循环后电容量仅下降３％。     

金属钯修饰PAn／PTFE复合膜的制备及其氢气响应性的研究

以聚四氟乙烯多孔膜为基膜，采用膜相渗透原位化学氧化聚合法制备了PAn／PTFE复合膜；在该复合膜表面通过电化学沉积金属钯微粒，得到了Pd／PAn／PTFE复合膜，通过测定复合膜在空气中和一定浓度氢气气氛中的V-I特性，表征复合膜对氢气响应性能。实验考察了电沉积过程中沉积时间、氯化钯浓度和盐酸浓度对复合膜性能的影响，当氯化钯浓度为2mol／L、盐酸浓度为0．5mol／L、沉积时间为6min时，复合膜在吸氢前后表现出最大的电流变化值，通过扫描电镜和X射线衍射仪对复合膜进行了表征。初步讨论了该复合膜对氢气表现出电流响应性的机理。     

渗透压对化学镀自催化共沉积钯银的影响

采用渗透压-化学镀联合法共沉积钯银制备陶瓷负载型钯-银无机复合膜.研究了渗透压对化学镀共沉积钯银的沉积速度、镀层组成和膜表面结构性能的影响.结果表明,化学镀中引入渗透压,可提高钯-银的共沉积速度、改善膜的致密程度和结合程度,但对镀层的组成无明显影响.用扫描电镜、ICP原子发射光谱和称重法对膜结构进行表征.制备的钯-银顶膜厚约8μm,银的摩尔分数为23.6%,在350℃和0.3MPa下,膜的氢渗透通量为8.4×10-3m3/(m2·s),H2/N2分离因子4000.     

Ti/AlN陶瓷界面反应的热力学研究

对AlN陶瓷在室温和超高真空条件下蒸镀金属钛过程的界面反应进行了热力学研究，并用X光电子能谱（XPS）进行了验证，表明在金属钛沉积以前AlN陶瓷在空气中表面部分被氧化，当样品沉积了金属钛后，刚沉积上的钛是氧化状态，随着钛沉积厚度的增加，表面TiN和Al2O3的成分都增加。