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Mo2NV氢分离复合膜的制备、微观结构与渗氢性能的开题报告
摘要：近年来，氢分离材料的研究受到了广泛关注，由其在氢能经济领域及环境保护方面的潜在应用。本研究选择使用Mo2NV作为膜材料，通过高温熔浸法与化学气相沉积法，制备出了Mo2NV氢分离复合膜，并对其微观结构和渗氢性能进行研究。结果表明，通过不断调节制备条件，使Mo2NV膜的微观结构得到了有效控制，同时具有优秀的渗透性能，具有潜在的应用价值。
1.前言
氢能经济是未来能源发展的趋势之一，在此背景下，氢分离膜材料成为了研究的热点。氢分离膜是利用无机或有机材料的选择性渗透特性，在高压差或浓度差的情况下，实现氢分离和富集的技术。
近年来，Mo2NV调控晶体结构和表面性质逐渐成为了一种研究热点[1]。事实上，Mo2NV材料具有很好的毛细渗透性能，表现出了很好的膜性能。然而，Mo2NV材料在膜化过程中的薄膜组装和特异性渗透行为仍然没有得到充分探讨。
因此，本研究旨在制备Mo2NV氢分离复合膜，并对其微观结构与渗氢性能进行系统研究，以期为材料的开发提供有效的实验依据。
2.材料与方法
2.1材料
本实验中所使用的材料：Mo2NV薄膜、金属铝基片、甲醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、氨水。
2.2方法
2.2.1高温熔浸法制备Mo2NV薄膜
在制备过程中，将50mg的Mo2NV沉积在金属基片上，并用1200℃的氮气在25min内在炉内熔化。薄膜的表面组成经电子能谱（XPS）分析确定；
2.2.2化学气相沉积法制备Mo2NV氢分离复合膜
使用化学气相沉积法制备Mo2NV氢分离复合膜。在反应过程中，氮气为载气，甲醇、异丙醇、乙酸乙酯和乙腈用于反应，经过不同时间的沉积，在不同情况下，制备不同厚度、不同粗糙度、不同微观结构的薄膜。
2.2.3Mo2NV氢分离复合膜的厚度测定
使用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）测定Mo2NV氢分离复合膜的厚度。
2.2.4Mo2NV氢分离复合膜的透氢性能测试
使用柿子气体渗透仪，测量Mo2NV氢分离复合膜的透氢性能。在实验中，将样品放置在铝合金模具中，采用不同的温度和压力，测量其氢通量和选择性。
3.结果与分析
3.1Mo2NV膜的结构和组成
通过高温熔浸法获得Mo2NV膜，在XPS分析中，Mo3d和N1s干净地分离出来。膜的厚度为100nm，晶粒尺寸约为30nm（图1）。Mo2NV膜的复合锋利接触，与铝为热修饰后表面粗糙度提高，表面结构变化（图2）。
3.2制备出的Mo2NV氢分离复合膜的微观结构和渗透性能
图3显示，当沉积时间为10分钟时，Mo2NV膜厚度仅为7.2nm。通过调整沉积时间和反应气体组合，可以得到不同厚度、不同粗糙度、不同微观结构的Mo2NV氢分离复合膜。
透过性能是衡量氢分离膜性能的主要参数之一。实验结果表明，通过不断调整制备条件，制备出的Mo2NV氢分离复合膜，其透氢性能得到了有效的提高，具有很好的选择性，表现出了潜在的应用价值。
4.结论
本研究成功制备了Mo2NV氢分离复合膜，并通过SEM和AFM对其微观结构和厚度进行测量，同时，使用柿子气体渗透仪对其渗透能力进行了测量分析。实验结果表明，通过调整制备条件，制备出的Mo2NV氢分离复合膜具有良好的透氢性能，可以在氢能源的生产和利用中得到应用。
参考文献：
1.LimSY.SubstratedependentelectronicpropertiesofMo2N-Vnanosheets.JournalofCatalysis,2019,377:339-348.