سنتز کامپوزیت تیتانیوم گرافن به روش آسیاب کاری گلوله ای و قابلیت ارتقایافته ذخیره سازی هیدروژن آن

Ball-milling preparation of titanium/graphene composites and its enhanced hydrogen storage ability

چکیده

سنتز کامپوزیت تیتانیوم گرافن (GE) به روش آسیاب کاری گلوله‌ای مستقیم پودر Ti و نانوورق های GE انجام شد. با تنظیم شرایط واکنش، پیوند Ti-C در کامپوزیت‌های Ti-GE روی فصل مشترک بین نانوذرات Ti و نانورق های GE ساخته شد که بوسیله آنالیزهای رامان و XPS تائید گردید. منحنی‌های فشار-ترکیب-هم دما (PCT) نشان داد که کامپوزیت‌های Ti/GE ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن بیشتر (۴/۳ درصد وزنی برای H_۲ در ۳۰۰˚C و ۰/۰۸ bar) و فشار تعادلی کمتری در مقایسه با نمونه با اختلاط فیزیکی ساده از خود نشان دادند. به علاوه، فرایند جذب هیدروژن و مکانیزم مربوط به کامپوزیت های Ti/GE نیز بررسی شد که در آن، فرایند جذب پیشرفته Kubas در کامپوزیت‌ها یافت شد. در فرایند جذب از نوع Kubas، ابتدا هیدروژن بوسیله اتم‌های Ti با تشکیل پیوند Ti-H جذب شد و سپس، هیدروژن پیوند داده به طور غیرقابل کنترلی به گرافن رسید و موجب برهم کنش C-H گردید.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Mass pure Ti/graphene (GE) composites have been synthesized by direct ball-milling Ti powders and GE nanosheets. Through adjusting the reaction conditions, TieC bonding in Ti/GE composites was constructed on the interface between Ti nanoparticles and GE nanosheets, which was also confirmed by the following Raman and XPS measurements. Pressure-composition-isotherm (PCT) curves showed that the Ti/GE composites exhibited a higher hydrogen storage capacity (4.3 wt% for H2 at 300˚C, 0.08 bar) and lower equilibrium pressure compared with that of simply physically mixed sample. In addition, the hydrogen adsorption process and the mechanism for the Ti/GE composites have also been investigated, in which a Kubas-enhanced adsorption process was found in the composites. In this Kubas-type adsorption process, hydrogen was adsorbed firstly by Ti atoms with a formation of TieH bonding and then the bonded hydrogen was spilled over to graphene, forming a CeH interaction.