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201214760216

木虫 (著名写手)

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[交流] 等离子体辅助研磨促进Mg-石墨复合材料水解产氢

今天依然是发不了图片的一天，需要英文原文的可私信我并发邮箱给我，我看到后会发给大家

一句话了解全文

Mg和20wt％膨胀石墨（EG）的等离子球磨处理之后可显著提高Mg的水解性能，所得复合材料在25 ℃下可产生614.3 mL·g-1 H2，水解转化率为83.5％。通过比较不同的球磨工艺，等离子球磨效果最佳。等离子球磨技术是制备高氢密度制氢材料的低成本方式。

材料制备
可膨胀石墨在氩气气氛下1273 K保温15 min得到蠕虫转膨胀石墨，将处理好的膨胀石墨与镁粉在氩气气氛下进行等离子球磨处理得到Mg-EG。为了对比球磨效果，相同比例的粉体进行行星球磨处理。
不同研磨工艺制备镁-石墨复合材料

图1 (a)行星球磨处理的Mg-可膨胀石墨，(b)行星球磨处理的Mg-EG，(c)等离子球磨处理的Mg-石墨复合样的XRD图谱。

图1显示了球磨10 h的Mg-石墨复合样品的XRD图谱。三种镁-石墨复合材料的质量比为4∶1。在图1（c）中，通过等离子球磨处理后得到的Mg-EG复合物，C（002）的衍射峰几乎消失，这等离子球磨表明处理后石墨粒子发生了强烈的非晶化或尺寸减小。这意味着该复合材料中的EG可能转变为低层石墨烯或一些小的石墨片。

图2 (a)2 h，(b)5 h(c)10 h和(d)5 h Mg-EG的Mg-EG复合材料的SEM图像

图2（a）-（d）分别显示了等离子球磨2、5、10 h和放大5 h的Mg-石墨复合材料的SEM图像。球磨2 h后粉体直径为30~50 μm的不规则块状颗粒。不锈钢球与Mg-EG的摩擦和碰撞使样品颗粒具有粗糙的表面形貌，大量的裂纹和小颗粒，粗糙的表面和裂纹在样品与水之间带来更多的反应通道，从而提高了水解性能。等离子球磨5 h后，粒径为10~20 μm的不规则扁平形颗粒组成；等离子球磨10 h后，粒径减小到5~10 μm。但随着研磨时间的增加，表面形貌变得更光滑。如图2（d）所示，在Mg颗粒表面附着了一些半透明的几层石墨烯和小石墨片。
不同研磨工艺的镁-石墨复合材料的水解性能

图3 Mg-石墨复合材料在318 K下的水解动力学曲线：(a)用膨胀石墨等离子球磨(b)用膨胀石墨行星球磨和(c)用可膨胀石墨星星球磨

图3示出了Mg-20wt％的石墨复合材料在318 K的去离子水中的氢生成曲线。可以看出，通过等离子球磨获得的Mg-石墨复合材料显示出最佳的初始水解速率和最高的水解产率，如图3（a）所示，它可以在10分钟内产生450.6 mL·g-1的氢气，并在25分钟内继续释放氢直至614.3 mL·g-1的氢气，水解转化率为83.4％。行星球磨Mg可膨胀石墨和Mg-EG复合材料的水解速率和产率明显低于等离子球磨Mg-EG样品。由于膨胀石墨的存在，Mg表现出出色的水解性能，经过等离子球磨处理后的复合材料表现出最佳的效果。

结论：

 石墨的引入可以增强镁在去离子水中的水解性能。通过等离子球磨处理的Mg-EG复合材料可以在25分钟内产生614.3 mL·g-1 H2，水解转化率为83.5％。
 通过对比，等离子球磨工艺是制备Mg-EG复合材料的最佳方案。通过P研磨获得的Mg-EG复合材料在去离子水中的水解表观活化能确定为67.6 kJ·mol-1。

上述研究成果来自于：

Miaolian Ma, Yang L , Ouyang L , et al. Promoting hydrogen generation from the hydrolysis of Mg-Graphite composites by plasma-assisted milling[J]. Energy, 2019.

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