Структурні особливості та фізико-хімічні властивості нових гідридів потрійних сполук РЗМ церієвої підгрупи з металами тріади Феруму та B, Ga або In - Диссертация

Львівський національний університет імені Івана ФранкаАвтореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук Робота виконана у відділі водневих технологій та гідридного матеріалознавства Фізико-механічного інституту ім. Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор Яртись Володимир Анатолійович Фізико-механічний інститут ім. Львівський національний університет імені Івана Франка, професор кафедри неорганічної хімії кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Захист відбудеться 12 грудня 2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.35.051.10 з хімічних наук у Львівському національному університеті імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України за адресою: 79005, м.Привабливими в цьому відношенні виявились інтерметалічні сполуки (ІМС), які містять в своєму складі метали з високою спорідненістю до водню та утворюють хімічні сполуки з воднем - металогідриди. Їх суттєвими перевагами є висока воденьсорбційна ємність (вміст водню на одиницю обєму гідриду може бути в 1,5-2 рази більшим за густину водню в рідкому стані), зручні помірні тиски (0,1-1 МПА H2) та температури (273-373 К) протікання зворотної абсорбції-десорбції водню, висока стійкість до циклювання “насичення-розклад” та висока безпечність металогідридних пристроїв у порівнянні з системами стисненого чи рідкого водню. До таких недоліків, зокрема, можна віднести необхідність попередньої тривалої активації для ініціювання гідридоутворення та досягнення насичення металічної матриці воднем, тривалість та складність регенерації вихідних ІМС після отримання металогідридів, висока схильність до гідрогенолізу при багаторазовому циклюванні, отруєння при контакті з іншими газами, а також невисокий ваговий вміст водню, який, як правило, не перевищує 2%. Робота проводилася в рамках основних завдань фундаментальних і прикладних досліджень у галузі металогідридних технологій у 1997-2001 рр, визначених Постановою Президії НАН України №400 від 25 грудня 1996 року “Про сучасний стан наукових досліджень та перспективи розвитку нових металогідридних технологій в Україні” та по держбюджетних темах НД-27/166 “Нові процеси гідридної металургії для створення магнітних і воденьсорбційних матеріалів з покращеними службовими характеристиками”, номер державної реєстрації 0196U025044 та НД-27/218 “Розробка нових металогідридних технологій керування структурою та властивостями високоефективних воденьсорбуючих матеріалів для постійних магнітів та електрохімічних джерел живлення”, номер державної реєстрації 0100U004870, а також згідно планів наукових досліджень Спільної лабораторії “Нові покращені абсорбенти водню”, утвореної між ФМІ НАН України та Інститутом енергетичних технологій (Щеллер, Норвегія). У першому розділі проведено аналіз літературних даних, що стосуються загальних закономірностей взаємодії в системах ІМС-Н2, експериментальних даних про взаємодію з воднем бінарних ІМС на основі рідкісноземельних та перехідних металів, а також тернарних сполук, що містять р-елементи; розглянуто основні кристалохімічні особливості гідридів ІМС; подано літературні дані про структуру та властивості тернарних ІМС систем РЗМ-{Fe,Co,Ni}-X (X - р-елемент).Встановлено взаємозвязок між структурою та воденьсорбційними властивостями для трьох груп інтерметалічних сполук РЗМ з металами тріади Феруму та неперехідними елементами ІІІ групи, B, Ga та In. Ці сполуки належать до структурних типів Pr5Co2B6, Nd6Fe13Si та ZRNIAL і характеризуються широким інтервалом вмісту неперехідного елементу (5,0 - 46,2 ат.%). Виявлено, що характер взаємодії досліджених інтерметалічних сполук РЗМ-{Fe,Co,Ni}-{B,Ga,In} з воднем залежить від температури процесу. За низьких температур утворюються гідриди втілення, в той час як за високих температур взаємодія з воднем спричиняє гідрогеноліз інтерметалічних сполук. Кристалохімічний аналіз структури інтерметалічних сполук Nd6Fe13X показав, що в залежності від хімічної природи елементу X можливі дві альтернативні моделі структур гідридів з впорядкованою Н-підграткою та різною ємністю за воднем.