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本文在综述超点阵结构储氢化合物的开发现状的基础上,研究了超点阵ErNi3化合物的相结构和储氢性能,并深入探索Mg、Mn分别部分替代Er和Ni对ErNi3化合物晶体结构和储氢性能的影响。首先利用感应熔炼制备Er-Ni系合金,然后采用粉末X射线衍射分析(XRD)、Rietveld全谱拟合分析、扫描电镜/能谱(SEM/EDS)分析及P–C–T测试等手段,系统地研究该系列储氢合金的晶体结构与储氢性能。研究表明,ErNi3化合物为PuNi3型结构(空间群R-3m),其晶胞参数为a=4.9402?,c=24.2732?。P–C–T测试表明ErNi3化合物吸氢时有两个平台,分别对应氢化物ErNi3H~1.3和ErNi3H~4,且二者之间的转变是可逆的。ErNi3化合物在吸放氢循环中,表现出较差的循环稳定性,其衰竭机制主要是由于吸放氢循环过程中发生了相分解和晶格应变。用Mg取代部分Er得到的Er3.0-xMgxNi9(x=0.1,0.25,0.5,1.0)合金中,随着Mg含量的增多,合金主相(Er,Mg)Ni3的含量逐渐降低,当x=1时,合金中(Er,Mg)Ni3只为10%。通过拟合计算其占位,发现在(Er,Mg)Ni3相中,Mg只占据Er(6c)的位置。合金的吸放氢P–C–T测试表明,随着Mg含量的增加,其吸放氢反应时的焓变和熵变的绝对值逐渐降低,放氢热力学得到改善。合金在298 K下的循环表明,随着Mg含量的增加,合金的循环性能逐渐改善,当x=0.5时,合金吸放氢循环性能最好,表明Mg有效抑制了吸放氢过程中的相分解和晶格应变。用Mn取代部分Ni得到的ErNi3-xMnx(x=0,0.33,0.50,0.67)合金中,随着Mn含量增加,合金从PuNi3型变为MgCu2结构。通过拟合计算其占位,发现Mn不仅取代B侧元素Ni的位置,而且还占据A侧元素Er的位置,导致其化学计量比A:B从1:3变为1:2。合金的吸放氢P–C–T测试表明,Mn含量增加促进了ErNi3-xMnx合金中(Er,Mn)(Ni,Mn)2相的形成,导致吸放氢平台降低,增加了氢化物的稳定性。合金在273K第一次和第二次吸放氢P–C–T测试表明,Mn的取代量的增加使得合金第一次放氢过程变得困难,更多的氢滞留在(Er,Mn)(Ni,Mn)2相的晶胞间隙中,晶格应变增大,从而使合金的循环性能变差。