多孔氮化硼纤维的铁磁形状记忆合金修饰及其对气体吸附性能的研究

The selective adsorption agent by surface modification has good potential application in hydrogen storage, gas separation, etc.. However, the existing adsorbent is difficult to both good selectivity, high adsorption capacity. The reason is not from the microscopic understanding of multicomponent gas adsorption mechanism, adsorption agent can not be obtained by experiment fully adjustable pore structure. The project intends to adopt the magnetron sputtering method, the porous nitride boron fiber surface sputtering ferromagnetic shape memory alloy thin films, use strain properties of ferromagnetic shape memory alloy thin films, the porous nitride boron fiber pore size, surface morphology and pore structure can be adjusted to achieve by the external magnetic field strength. Forming process and influencing factors of film. The microscopic mechanism of ferromagnetic shape memory alloy thin film magnetostrictive strain. Effect of magnetostrictive strain on the porous boron nitride fiber pore size and pore structure, pore surface morphology. Research in different magnetic field strength, the porous boron nitride fiber ferromagnetic shape memory alloy modified surface changes and gas adsorption properties.

通过表面改性等方法开发出的选择性吸附剂已经在储氢、气体分离等领域具有较好的应用潜力。然而，现有吸附剂很难同时兼具选择性好、吸附量大。其原因在于不能从微观上透彻地理解多组分气体的吸附机理，不能由实验得到孔隙结构完全可调的吸附剂。本项目拟采用磁控溅射方法，在多孔型六方氮化硼纤维表面溅射铁磁形状记忆合金薄膜，利用铁磁形状记忆合金薄膜的磁控应变性能，通过外加磁场的强弱，控制多孔型六方氮化硼纤维孔隙大小及表面形貌，实现孔隙结构可调的目的。同时研究薄膜的形成过程及其影响因素，探讨铁磁形状记忆合金多晶薄膜磁致应变的微观机制，研究磁致应变对多孔型六方氮化硼纤维孔隙结构、孔大小及孔表面形貌的影响，研究在不同磁场强度下，经铁磁形状记忆合金修饰的多孔型六方氮化硼纤维的比表面积变化情况以及气体吸附性能。

通过表面改性等方法开发出的选择性吸附剂已经在储氢、气体分离等领域具有较好的应用潜力。多孔型六方氮化硼具有较高比表面，有望在气体吸附领域得到应用。本项目研究了活性及多孔型六方氮化硼纤维的制备及性能，经铁磁形状记忆合金修饰的六方氮化硼复合材料的制备及性能。研究发现以氨硼烷为原料，在氢加氩气氛下进行反应能够制备絮状氮化硼纤。以三聚氰胺和硼酸分原料，制备的氮化硼纤维样品表面粗糙不平，布满各种形状和尺寸大小不一的孔洞，质地疏松。此纤维经铁钴合金修饰后，铁钴合金球附着在氮化硼棒的顶端以及断裂片的表面上，铁钴合金的Ms为202.66 emu/g，Hc为123.96 Oe，与BN复合后，样品的Ms为89.91 emu/g，Hc为158.78 Oe。采用硼酸与尿素为原料，制备的钴镍合金修饰的氮化硼复合材料与钴镍合金比，其Ms减小、Hc增大。活性氮化硼和多孔氮化硼在0°C、常压条件下对二氧化碳气体的吸附量相同，都为0.62wt%，对甲烷气体的吸附量分别为0.22wt%和0.16wt%，活性氮化硼对二氧化碳和甲烷气体的吸附能力高于多孔氮化硼，但是多孔氮化硼对二氧化碳和甲烷气体吸附量相差更大，具有更好的选择性。