致密金屬膜在氫及其同位素分離領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。鈀及其合金膜是工業(yè)上常用的氫分離提純材料,但是其價格高而限制了其在普通氫同位素分離,尤其是氫能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。難熔金屬鈮具有機(jī)械強(qiáng)度高、更低的價格及更高的本征滲透系數(shù)等優(yōu)點,被認(rèn)為是可以取代金屬鈀的滲氫分離材料而備受關(guān)注。然而由于金屬鈮對氫分子解離的催化活性差、且表面易形成一層與基體結(jié)合牢固的致密氧化膜而阻礙氫的滲透特性,導(dǎo)致關(guān)于金屬鈮在滲氫分離領(lǐng)域的實際應(yīng)用尚未見公開報道,尤其是晶粒大小對滲氫行為的影響。因此,本論文以不同晶粒度的鈮為研究對象,通過嘗試機(jī)械磨拋、離子濺射以及超高真空退火等手段去除鈮表面去氧化層工藝,制備了相對“潔凈”鈮表面,同時考察了其氫、氘的滲透特性。分別對兩種不同冶金工藝的原始鈮以及機(jī)械拋磨后的鈮進(jìn)行表面成分和微觀結(jié)構(gòu)分析,發(fā)現(xiàn)兩種鈮的晶粒尺寸分別為10～200 μm和200～500 nm。根據(jù)晶粒尺寸,將其分別命名為微米晶鈮和納米晶鈮。鈮表面氧化層主要為Nb205,通過機(jī)械磨拋可以去除鈮表面大部分氧化物,剩余氧化層很薄,約為20 nm。采用高真空退火結(jié)合離子濺射手段原位研究了機(jī)械磨拋后鈮表面的成分變化,結(jié)果表明:超高...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 金屬膜分離純化氫技術(shù)
        1.2.1 金屬膜滲氫機(jī)理
        1.2.2 鈀、鈮及其合金膜純化氫技術(shù)
    1.3 金屬的滲氫行為及其表面雜質(zhì)效應(yīng)
        1.3.1 氫在金屬鈮中駐留機(jī)制
        1.3.2 金屬鈮表面非金屬雜質(zhì)對其滲氫的影響
    1.4 研究意義與研究內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
2 金屬鈮的表面處理
    2.1 實驗材料
    2.2 金屬鈮表面氧化層的去除
        2.2.1 機(jī)械磨拋
        2.2.2 高溫真空退火
        2.2.3 離子轟擊
    2.3 分析表征
        2.3.1 金屬鈮的表面形貌分析
        2.3.2 金屬鈮的顯微結(jié)構(gòu)分析
        2.3.3 金屬鈮的晶體物相分析
        2.3.4 金屬鈮表面的化學(xué)組成
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 金屬鈮的表面形貌
        2.4.2 金屬鈮的顯微結(jié)構(gòu)
        2.4.3 金屬鈮的物相
        2.4.4 金屬鈮表面化學(xué)組成
    2.5 本章小結(jié)
3 金屬鈮的滲氫滲透行為研究
    3.1 實驗部分
        3.1.1 實驗樣品
        3.1.2 滲透實驗裝置
        3.1.3 滲氫實驗
    3.2 滲透實驗結(jié)果與討論
        3.2.1 鈮的滲氘行為
        3.2.2 金屬鈮的氫同位素效應(yīng)
        3.2.3 金屬鈮滲氫機(jī)制的初步分析
    3.3 本章小結(jié)
4 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號：3871724