ZrMnFe基吸气合金吸附二氧化碳气体的性能和机理

• 作者: 杨乔彬 曾凡浩 黄睿 高亚芳 中南大学粉末冶金研究院
• 来源期刊: 粉末冶金材料科学与工程
• 关键词: TiZrMnFe吸气合金 CO2气体吸附 吸附机理 密度泛函理论 吸气性能 第一性原理计算
• 年，卷（期）: 2023,（6）
• 页码范围: 1-13
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2023023

摘要

本文采用电弧熔炼法制备具有单一C14Laves相结构的TixZr1-xMnFe(x=0、0.25，摩尔分数)吸气合金，在660～700℃下用自制的简易Sieverts型恒容设备对ZrMnFe进行CO2气体吸附反应测试，研究其吸附性能及其吸附CO2气体的行为。结果表明：随温度升高，CO2吸附量先增大后减小，在680℃时的最大吸附量为3.869mmol/g，此时吸附性能最好。进行Ti掺杂获得TixZr1-xMnFe吸气合金后，吸附量较掺杂前提升19.2%，但前8h的吸附速率从0.301mmol/(g·h)降低到0.119mmol/(g·h)。结合第一性原理对吸附机理进行研究，通过吸附能比较得出最佳吸附位置为ZrMnFe(110)表面水平取向的空位，吸附能为5.531eV。对态密度进行研究发现，ZrMnFe(110)表面和CO2气体分子之间的相互作用主要由O的2s轨道和Zr原子的4p、4d轨道的杂化导致。