1. Основное свойство магния

Магний — элемент второй группы (по старой классификации — главной подгруппы второй группы), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 12. Обозначается символом Mg (лат. Magnesium). Простое вещество магний — лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета. Структура решётки и параметры мания - ГПУ (Гексагональная плотноупакованная решетка). Как показано на рисунке 1.

Рисунке 1. Структура решётки магния

Параметры решётки а=0,3202нм и с=0,5199нм в рисунке 1.

Параметры прямой решётки магния по формулам 1 получили:

Параметры обратной решётки магния получили по формулам 2:

Поверхность Ферми магния показана в рисунке 2

Эта поверхность Ферми открытая. Потому что Ф. п. распадается на полости, каждая из которых помещается в одной элементарной ячейке пространства квазиимпульсов.

Зона Бриллюэна найдена с помощью обратной решетки. Первая зона Бриллюэна показана на рисунке 3.

Таблица 1. Сравнительные свойство Mg

Поскольку информация о температуре плавления порошка магния не может быть найдена, мы рассчитали температуру плавления частиц порошка магния 60 нм, используя эмпирическую формулу [1]:

σs- поверхностное натяжение твердого тела,σl- поверхностное натяжение жидкости,L - изменение фазы скрытого тепла,r- размер частиц,ρs-твердая плотность,ρl-плотность жидкости,T0 – температура плавления обычного магния,T- температура плавления частиц порошка магния

σs= 232МПа

σl= 0.570 кПа

L= 373.2 кДж/кг

r= 60 нм

ρs= 1.7 г/см3

ρl=1.58 г/см3

Как видно из таблицы, температура плавления наномагниевого порошка снижается на 12%, температура кипения уменьшается на 1%, объемная величина увеличивается на 27%, удельная площадь поверхности увеличивается на 40% по сравнению с макроскопическими материалами. Факторами, влияющими на температуру плавления наноматериалов, являются квантовые размерные эффекты и классические размерные эффекты. Классический размерный эффект — это прежде всего поверхностный эффект. Причина этого эффекта состоит в том, что увеличение числа поверхностных атомов приводит к увеличению поверхностной энергии. А квантовый размерный эффект обычно возникает, когда размер частиц близок к длине волны Де Бройля. Конкретное суждение основано на формуле Кубо:

где δ - расстояние между уровнями энергии, вызванное эффектом квантового размера; ℏ – уменьшенная постоянная Планка;m – электронное качество;n – количество электронов на единицу объема;K – постоянная Больцмана,T – температура,d – размер частиц.

ℏ= 1.05×10^-34 Дж/c; m= 9.1×10^-31 кг; nMg= 8.61×10²⁸ m^-3; K= 1.38×10^-23 Дж/К;

При T= 1K,

После расчета радиус частицы должен быть примерно равен 13 нм. Очевидно, что для наших материалов квантовый размерный эффект не имеет большого значения для свойств материала. Таким образом, доминирующая роль здесь — это классический размерный эффект.

2. Технология получения

В настоящее время существует два основных метода производства нанопорошка магния: метод резистивного нагрева и метод электронно-лучевого нагрева. В этом процессе, материал испаряется в пары металлов, затем происходит зародышеобразование, кристаллизация и, наконец, образование нанопорошка. Размер частиц порошка магния зависит от многих факторов. Такие как температура нагрева, давление, скорость охлаждения и т. Д. Изменяя эти параметры, можно получить нанопорошки магния разных размеров [3].

Этот способ приготовления имеет следующие преимущества: высокая чистота препарата, низкая скорость окисления, высокий выход и простота устройства.

Недостатком является то, что экспериментальный процесс относительно опасный (порошок магния огнеопасен и взрывоопасен), и нужно строго контролировать экспериментальные параметры.

3. Применение

Используется порошок магния соединение с ванадием, водородом, кислородом, никелем. Исследование абсорбционных и десорбционных свойств водорода Mg2V2O5. Oelerich и др. [4] обнаружили, что, когда nano-MgH2-V0,01 помещают в воздух на некоторое время, его кинетика поглощения и десорбции водорода. Анализ считает, что это из-за кислорода в воздухе будет материал V в средней части окисляется до V2O5.

Это также оказывает каталитическое влияние на улучшение динамических свойств MgH2[5]. Наноматериалы, полученные механическим легированием Mg-3Ni-2V2O5 имеет очень хорошую кинетику поглощения и десорбции водорода Может. Этот материал для хранения водорода будет производить очевидную «индукцию» в процессе поглощения водорода.

Бархордариан и др. также указали, что, когда содержание Nb2O5 в MgH2 составляет около 0,2% (моль), стадия быстрого контроля реакции выделения водорода изменяется: содержание больше 0,2% (моль). Контроль шага границы раздела: менее 0,2% контролируется диффузией водорода [6]. Таким образом, этот материал имеет спасобность хранения водорода.