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《中国工程物理研究院》 2005年
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钛吸、放氢的同位素效应研究

黄刚  
【摘要】:本文对钛氢体系中氢的热力学和动力学同位素效应进行了系统研究,其中钛氚化反应的热力学和动力学性能以及氚化钛热解析的动力学性能等在国内外鲜有报道;首次对钛与氢同位素混合气体作用的同位素效应进行了研究。 利用分步平衡法测定了钛吸收氕、氘和氚单质气体的p-c-T曲线,发现三者的p-c-T曲线趋势一致,都是在低于300℃时存在一个平台,在高于此温度时存在两个平台。根据范德荷夫方程计算了钛吸收氕、氘和氚时在不同平台(对应不同物相)的标准焓值ΔH~0和标准熵值ΔS~0。实验证明,钛吸收氕、氘和氚单质气体时有显著的热力学同位素效应,在相同温度相同原子比下,吸气平衡压力从低到高依次是氕、氘和氚,但其反应焓变和熵变从小到大依次是氚、氘和氕。在所观察的实验条件下,未发现钛在吸氢和放氢的可逆过程中有明显的滞后效应存在。 应用“反应速率分析方法”,在极限真空度为10~(-6)Pa的恒容体系中测定了钛在550℃~750℃范围内吸收氕、氘和氚时压力随时间的变化规律,并由此计算了各自在不同温度的反应速率常数,实验结果说明:钛的氢化反应速率随着温度的升高而增大,这是符合阿仑尼乌斯定律的。由反应速率常数导出了钛吸氕、氘和氚的表观活化能分别为(55.6±2.4)kJ/mol、(110.2±3.0)kJ/mol和(155.7±3.2)kJ/mol。结果表明,钛吸氚的表观活化能最高,吸氕的表观活化能最低,表现出显著的动力学同位素效应,表明钛吸氚进行氚化反应较氘化和氕化更难于进行。 应用“反应速率分析方法”,在极限真空度为10~(-6)pa的恒容体系中测定了氕化钛、氘化钛和氚化钛在350℃~550℃范围内热解吸时系统压力随时间的变化规律,并由此计算了各自在不同温度的反应速率常数,实验结果说明:氢(氕、氘和氚)化钛热解吸的反应速率随着温度的升高而增大。由反应速率常数导出了氕化钛、氘化钛和氚化钛热解吸的表观活化能分别为(27.1±0.4)kJ/mol、(42.3±1.9)kJ/mol和(62.1±1.6)kJ/mol。氚化钛热解吸的表观活化能高于氘化钛和氕化钛热解吸的表观活化能,表现出热解吸动力学同位素效应,表明氚化钛热解吸时需要更高的初始能量,说明氚化钛在相同条件下比氘化钛和氕化钛更稳定,而氘化钛也比氕化钛稳定。 针对混合气同位素效应研究的需要,通过引进单原子离子离解系数和分子泵压缩比校正系数,在MAT253气体分析质谱仪上建立了混合气体组分丰度的分析方法。分别配制不同氘丰度的样品进行了6组数据测定,结果显示,该方法对不同氘丰度的样品的单次测定的相对标准偏差好于0.3%。 在相同的实验条件下,研究了钛在不同温度下吸收同一配比的氕氘混合气体的特
【学位授予单位】:中国工程物理研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TG139.7

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【引证文献】
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1 邴文增;钛铪合金吸放氘行为和相变[D];中国工程物理研究院;2010年
2 叶小球;钛、锆、钪的室温吸氘特性及其与钯氘化物间的氘传输行为研究[D];中国工程物理研究院;2012年
3 吴清英;金属钪的成膜特性与吸氘性能研究[D];中国工程物理研究院;2012年
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1 黄镇东;阻氢和氢同位素渗透玻璃质陶瓷壁垒层的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2008年
2 李阿红;封接型等离子体行波管的气体动态系统研究[D];电子科技大学;2009年
【参考文献】
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1 崔昌军,彭乔;钛及钛合金的氢渗过程研究[J];稀有金属材料与工程;2003年12期
2 邵会波;AB_5 型贮氢合金吸氢反应的热力学函数测定[J];电源技术;1998年05期
3 桑革,陈云贵,涂铭旌,韩满贵;AB_5型贮氢合金吸放氢过程的中毒现象[J];功能材料;1999年02期
4 康龙,罗永春;贮氢合金热力学测试装置及测试方法的研究[J];甘肃工业大学学报;1995年01期
5 伍怀龙,赵国庆,周筑颖,杨福家,龙兴贵,翟国良,杨时礼,赵鹏翼;氘在钛中的扩散行为[J];核技术;1996年06期
6 袁华堂,高学平,杨化滨,宋德瑛,张允什,申泮文;我国金属氢化物化学研究[J];化学通报;1999年11期
7 黄利军,虞炳西,高树浚;钛吸氢和放氢动力学[J];金属功能材料;1998年03期
8 姚书久,彭述明,李立匣,张小安,颜登云,刘国平,张传飞,赵鹏骥;低强度空心玻璃微球充氘氚气体工艺研究[J];强激光与粒子束;2000年01期
9 宏存茂;贮氢合金的吸放氢性能测定[J];物理化学学报;1994年07期
10 姚书久,彭述明,张晓安,杨智深;LaNi_(4.7)Al_(0.3)材料的吸、放氘行为研究[J];原子能科学技术;1999年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑大中;宁芜地区铁磷矿床形成机理探索[J];安徽地质;2000年04期
2 郑雪萍;敖晖;李平;曲选辉;;稀土系储氢合金电化学性能的研究现状[J];兵器材料科学与工程;2006年05期
3 张磊;李世春;;LaNi_5及其氢化物的价电子结构理论计算[J];兵器材料科学与工程;2011年01期
4 周昱,朱惜林;低钴稀土系贮氢合金的研究[J];包钢科技;2005年02期
5 郭晓玲;郭占成;王志;;TiO_2和Fe_2O_3直接电解还原制备TiFe合金[J];北京科技大学学报;2008年06期
6 郭青苗;刘彪;侯红亮;任学平;王耀奇;;多孔TC4钛合金吸氢规律[J];北京科技大学学报;2009年04期
7 任学平;郭青苗;侯红亮;章芳芳;;TC4钛合金压坯的吸氢行为[J];北京科技大学学报;2009年08期
8 赵青,童洪辉,莫志涛,唐德礼,耿漫,郑永真;温度对离子注入Ti6Al4V表面改性影响[J];中国表面工程;2001年04期
9 张清;李全安;文九巴;张兴渊;;镀镍对AB_5型贮氢合金电化学性能的影响[J];表面技术;2006年03期
10 田晓光;周东辉;;球磨包覆镍对A_2B_7型合金电极电化学性能影响的研究[J];表面技术;2010年06期
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1 闵德;;稀土在储氢材料的应用和发展[A];中国稀土储氢材料产业链的发展与共赢——第三届中国包头·稀土产业论坛专家报告集[C];2011年
2 谢卿;王弘;王赟斌;;医用酒精溶液对TC4钛合金力学性能的影响[A];2008全国MTS断裂测试研讨会论文集[C];2008年
3 张海路;郭文胜;李洁;;氢同位素分馏效应校正技术研究[A];第三届北京核学会核应用技术学术交流会论文集[C];2004年
4 张占文;王朝阳;李波;杜守德;魏胜;黄勇;高党忠;袁玉萍;林波;初巧妹;陈素芬;;空心微球气体总量抽样测量误差分析[A];第七届全国激光科学技术青年学术交流会专辑[C];2003年
5 陈淼;陆光达;张桂凯;;钯的氚老化效应研究现状[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年
6 石磊;李金英;纪存兴;赵志军;唐占梅;;氢同位素气体分析进展[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第4册)[C];2009年
7 雷强华;;Mg_2NiQ_6同位素效应的理论模拟[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第4册)[C];2009年
8 钱晓静;黄国强;张志;;二氧化硅溶胶包裹镧镍铝合金的制备[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第5册)[C];2009年
9 乔双;景士伟;张明睿;杨璐;白金昌;苏鸿彦;严长春;;靶膜厚度对中子管性能影响的实验研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第9册)[C];2009年
10 苗鹤;陈玉安;丁培道;;Mg_2Ni系储氢合金的制备及其性能研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
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1 邴文增;钛铪合金吸放氘行为和相变[D];中国工程物理研究院;2010年
2 叶素云;纳米化对Mg基储氢合金的热力学和储氢性能的影响[D];华南理工大学;2010年
3 杭州明;Ti-V-Fe系储氢合金的微观结构及储氢性能研究[D];浙江大学;2010年
4 梁初;Li-Mg-N-H基高容量储氢材料的储氢性能及其机理研究[D];浙江大学;2011年
5 黄峰;H_2-H_2O液相催化交换法分离氢同位素的研究[D];大连理工大学;2011年
6 李永涛;配位氢化物的储氢特性研究[D];复旦大学;2011年
7 鲁永芳;金属钛膜中氢对氦行为作用和影响的研究[D];复旦大学;2011年
8 黄火根;Ti-Zr-Ni(-Pd)二十面体准晶的形成与储氘特性研究[D];中国工程物理研究院;2011年
9 袁宝国;置氢Ti–6Al–4V合金室温变形行为及改性机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 韩秀丽;氢在钛晶体中作用的第一原理计算和分子动力学模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余铭铭;金属V掺Ni的改性研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 彭新元;热氢处理对钛合金组织和切削性能的影响[D];南昌航空大学;2010年
3 朱少坤;掺杂钙钛矿型复合氧化物光吸收特性的研究[D];武汉工程大学;2010年
4 许斌;Er_3Ni吸氢特性及热物性研究[D];浙江大学;2010年
5 宋涛;大型直流电炉冶炼钛渣时的原料加工处理研究及应用[D];昆明理工大学;2008年
6 宋建勋;二氧化钛热还原提取金属钛新工艺的实验研究[D];昆明理工大学;2010年
7 刘亚伟;离子液体中钛铝合金的电沉积研究[D];昆明理工大学;2010年
8 徐庆鑫;氯化法钛白粉生产中沸腾氯化渣的研究[D];昆明理工大学;2008年
9 郭威威;添加SWNTs对LiBH_4吸放氢性能影响的研究[D];沈阳大学;2010年
10 李长旭;钙铝配位氢化物的制备及放氢性能研究[D];浙江大学;2011年
【同被引文献】
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1 邱波,庄柄群,邵引年;搪瓷釉浆流变学研究[J];玻璃与搪瓷;1989年04期
2 邵引年;搪瓷釉浆流变学基础[J];玻璃与搪瓷;1990年05期
3 徐子阳;低温无底釉耐酸搪瓷釉的研制[J];玻璃与搪瓷;2005年02期
4 张宝宁,蒋伟忠,刘亦非,陈丽芸;搪瓷表面TiO_2薄膜的制备和光催化性能表征[J];玻璃与搪瓷;2005年04期
5 徐子阳;;钢板日用搪瓷白底釉[J];玻璃与搪瓷;2006年06期
6 王学勇,陈小英;水溶性高分子化合物在搪瓷釉浆中的应用[J];玻璃与搪瓷;1998年02期
7 潘晓霞,谭云,丰杰,王兵,周德惠;Fe-31Ni-15Cr沉淀强化不锈钢表面磁控溅射纯铝涂层的阻氢性能[J];表面技术;2000年03期
8 刘庆生,秦丽娟,常英,赵平;CO_2反应法制备氢化锆表面氢渗透阻挡层的研究[J];表面技术;2005年02期
9 常英;赵平;;氢化锆表面Cr-C-O氢渗透阻挡层XPS分析[J];表面技术;2006年02期
10 单丽梅;赵平;;碳和氧在氢渗透阻挡层中的作用[J];表面技术;2007年04期
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1 丁伟;;氚靶、氘钛片的可靠性模型[A];中国工程物理研究院科技年报(2000)[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 邴文增;钛铪合金吸放氘行为和相变[D];中国工程物理研究院;2010年
2 黄火根;Ti-Zr-Ni(-Pd)二十面体准晶的形成与储氘特性研究[D];中国工程物理研究院;2011年
3 边海;几种金属及其锂合金的吸放氢效应研究[D];兰州大学;2009年
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1 唐涛;钯吸放氢同位素的热力学性质研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
2 王海兵;抗菌搪瓷的制备及性能研究[D];浙江大学;2004年
3 丁伟;Ti膜中H同位素深度分布研究[D];中国工程物理研究院;2007年
4 葛琴;钛吸氢及钛锂合金增强吸氢效应的研究[D];兰州大学;2008年
5 于祥庆;锆吸氢及锆锂合金增强吸氢效应的研究[D];兰州大学;2009年
【二级引证文献】
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1 曹安然;李玉芳;;弹簧钢用防氧化脱碳涂料的制备与性能[J];机械工程材料;2010年07期
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1 郭训忠;铝/铁基及铝/纯钛基双金属复合管件的冷成形及铝层陶瓷化研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 吴清英;金属钪的成膜特性与吸氘性能研究[D];中国工程物理研究院;2012年
3 史鹏;合金化元素钛对U-0.79wt.%Ti合金氢化行为影响研究[D];中国工程物理研究院;2013年
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1 曹安然;弹簧钢防高温氧化脱碳涂层的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 张丹;防氚渗透涂层用包裹粉料的制备及表征[D];华中科技大学;2011年
【二级参考文献】
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1 汪景春,蔡水玉,远松月,吴越;金属间化合物催化加氢性能的研究 Ⅱ.用还原法制备的LaNi_5的催化性质[J];催化学报;1983年01期
2 佟世华;储氢材料在催化加氢脱氢反应中应用的研究概况[J];材料导报;1994年05期
3 邓炬;我国钛科学技术的发展动向和新进展——第9届全国钛及钛合金学术交流会述评[J];稀有金属材料与工程;1997年01期
4 张彩碚,赖祖涵,计容,于瀛大;α—Ti氢处理后的组织结构与性能[J];材料科学进展;1993年06期
5 卢世刚,杨汉西,王长发;贮氢合金用作硝基苯电解加氢的催化电极研究[J];电化学;1995年01期
6 高学平,杨化滨,宋德瑛,张允什,周作祥,张维,申泮文;锆系Laves相储氢合金电极的性能研究[J];电化学;1995年03期
7 张大为,袁华堂,杨化滨,周作祥,张允什;铜在储氢合金表面包铜电极中的行为[J];电化学;1997年03期
8 沈兴,储自平,鞠利民;LaNi_5贮氢性能的测定[J];大学化学;1989年05期
9 江建军,金国栋,雷永泉,孙大林,吴京,王启东;Ml_xMm_(1-x)(NiCoMnTi)_5贮氢合金的电化学性能和Rietveld分析[J];电源技术;1997年02期
10 王超群,靳红梅,李国勋,蒋利军,王瑞坤,王永兰,郭宏;稀土贮氢合金 RE(NiCoMnAl)_5 的相结构与电容量关系[J];电源技术;1998年01期
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1 郭敏;工业纯钛在海水中阴极极化条件下的氢脆研究[D];大连理工大学;2001年
【相似文献】
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1 李书芳,陈秋生,吕夺英,伍国贤,苏友仁;离子交换色层法分离铀同位素的研究[J];核化学与放射化学;1982年02期
2 李廷伍;化学交换法分离锂同位素[J];原子能科学技术;1990年02期
3 顾志国;李在均;杨杰;;锂同位素分离[J];化学进展;2011年09期
4 黄刚;曹小华;龙兴贵;;钛吸收和解吸氢、氘、氚的动力学同位素效应[J];中国核科技报告;2008年01期
5 雷强华;陈长安;黄理;张永彬;;VQ_2(Q=H,D,T)热力学氢同位素效应的理论研究(英文)[J];稀有金属材料与工程;2010年02期
6 曾广植;;同位素有机化合物的制备[J];化学通报;1959年03期
7 衷庆华,郭物鸣,徐亦庄;Ar~+激光引起的CH_4/CH_2D_2光溴化反应的同位素效应[J];化学物理学报;1988年05期
8 黎明,毛希安;DMF-H_2O和DMF-D_2O体系中 ̄(14)N弛豫的动态同位素效应的研究[J];波谱学杂志;1994年02期
9 毛希安,M.Holz;12种简单有机分子中四极核弛豫的动态同位素取代效应[J];中国科学B辑;1994年08期
10 黄刚;龙兴贵;梁建华;彭述明;杨本福;;氘/氚化锆热解吸动力学同位素效应[J];核化学与放射化学;2010年03期
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1 黄刚;;钛(锆、铀)-氢体系氢同位素效应[A];中国工程物理研究院科技年报(2009年版)[C];2010年
2 雷强华;;Mg_2NiQ_6同位素效应的理论模拟[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第4册)[C];2009年
3 黄刚;龙兴贵;梁建华;刘文科;杨本福;;铀解吸氘氚混合气的同位素效应[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
4 黄刚;龙兴贵;梁建华;彭述明;刘文科;;氘/氚化铀热解吸的同位素效应[A];第十届中国核靶技术学术交流会摘要集[C];2009年
5 万发荣;黄依娜;OHNUKI Somei;;纯铁中氢与辐照缺陷相互作用的同位素效应[A];第四届全国反应堆物理与核材料学术研讨会论文集[C];2009年
6 张晋鲁;袁颖憨;周恒为;应学农;黄以能;;水的玻璃化转变的研究[A];第八届全国内耗与力学谱会议论文集[C];2006年
7 黄刚;龙兴贵;梁建华;杨本福;;氘/氚化锆热解吸动力学同位素效应[A];第二届全国核技术及应用研究学术研讨会大会论文摘要集[C];2009年
8 黄刚;曹小华;龙兴贵;罗顺忠;杨本福;刘文科;;钛吸氕氘混合气的同位素效应[A];第四届北京核学会核应用技术学术交流会论文集[C];2006年
9 张理刚;刘敬秀;周波;陈振胜;;石英-水体系氧同位素平衡再研究——盐同位素效应及其它[A];中国地质科学院文集(20)[C];1990年
10 黄刚;曹小华;龙兴贵;杨本福;刘文科;;氢/氘化钛热解吸的动力学同位素效应[A];第三届(2005年)同位素技术与应用学术研讨会会议文集[C];2005年
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1 记者 李陈续 通讯员 杨保国;中国科大陈仙辉小组发现铁基超导体大同位素效应[N];光明日报;2009年
2 张荔子;建立国家级分子核医学平台[N];健康报;2003年
3 记者 刘纯友;中国科大铁基超导体研究取得重要进展[N];安徽日报;2009年
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1 鞠丽平;多原子分子反应动力学的理论研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2007年
2 刘荣华;铁基高温超导体的相图和同位素效应及其相关层状化合物的研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 王国玉;钴基(等)关联电子体系中的同位素效应和相分离及其相关效应的研究[D];中国科学技术大学;2007年
4 刘忠强;酞菁、氮杂酞菁配合物及其类似物的量子化学研究[D];山东大学;2006年
5 肖峰平;过渡金属催化的α-重氮羰基化合物以及炔烃的反应研究[D];北京大学;2007年
6 姜国辉;核技术在新药研究中的应用[D];中国协和医科大学;1994年
7 谌晓洪;铝氧化物及铝氢化物分子结构、势能函数及热力学函数[D];四川大学;2006年
8 张华荣;新型MgB_2系列超导体的超导电性与微结构研究[D];中国科学技术大学;2006年
9 熊仁金;Ti掺杂NaAIH_4体系的储氢性能及其催化机理研究[D];中国工程物理研究院;2013年
10 储旺盛;T-EXAFS研究过渡金属二硼化物的晶格动力学行为及其同位素效应[D];中国科学技术大学;2007年
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1 王维笃;铒氢化物的同位素效应研究[D];中国工程物理研究院;2012年
2 王梅;二硼化镁超导电性的研究[D];曲阜师范大学;2003年
3 黄刚;钛吸、放氢的同位素效应研究[D];中国工程物理研究院;2005年
4 张霞;Van Hove奇异性、非电声作用与HgBa_2Ca_(n-1)Cu_nO_(2n+2+δ)(n=1,2,3)系统的超导电性[D];曲阜师范大学;2008年
5 丁伟;Ti膜中H同位素深度分布研究[D];中国工程物理研究院;2007年
6 岳红;某些小分子反应体系的散射共振态与同位素效应理论研究[D];山东大学;2009年
7 徐志杰;二硼化镁超导电性研究[D];曲阜师范大学;2004年
8 公丕锋;用G-L理论对二硼化镁超导电性的研究[D];曲阜师范大学;2006年
9 王伟伟;Ti-Mo合金吸放氢同位素效应研究[D];中国工程物理研究院;2007年
10 毛丽;惰性气体原子与氢同位素分子碰撞微分散射截面研究[D];四川师范大学;2009年
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