ПРАЦІ НАУКОВОГО ТОВАРИСТВА ім. ШЕВЧЕНКА

Хімічні науки

Архів / Том LXVI 2021

Юрій ВЕРБОВИЦЬКИЙ, Ігор ЗАВАЛІЙ, Павло ЛЮТИЙ, Тарас ЗАСАДНИЙ

CИНТЕЗ, СТРУКТУРА ТА ВОДЕНЬСОРБЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ВИБРАНИХ СПЛАВІВ RMgM4 (R = Y, Ce; M = ПЕРЕХІДНИЙ МЕТАЛ)

Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, вул. Наукова 5, 790060, Львів, Україна
e-mail: xintermetallics@gmail.com

DOI: https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2021.66.098

Нові сплави RMgM4 (R = Y, Ce; M = Ni, Cu, Co, Fe, Mn) синтезовано методом порошкового спікання, досліджено їхню кристалічну структуру та воденьсорбційні властивості. Рентгенівським дифракційним методом порошку визначено їхню кристалічну структуру (структурний тип MgCu4Sn). Для трьох сплавів синтезовані гідриди з орторомбічною та кубічною структурами. Для вибраних сплавів виготовлено електродні матеріали й отримано їхні основні електрохімічні характеристики: максимальну розрядну ємність і циклічну стабільність. Найкращими електрохімічними параметрами характеризуються електроди на основі сплавів YMgNi4-xFex. Отримані результати порівнювали зі спорідненими сполуками.

Ключові слова: рідкісноземельні метали, магній, сплави, спікання, гідриди, кристалічна структура, електрохімічні властивості.

References:

    1. Verbovytskyy Yu.V., Zavaliy I.Yu. New metal-hydride electrode materials based on R1–xMgxNi3–4 alloys for chemical current sources. Materials science. 2016. Vol. 51(4). P. 443–456. (https://doi.org/10.1007/s11003-017-9997-6).
    2. Verbovytskyy Yu.V., Zavaliy I.Yu. New metal-hydride electrode materials based on R2–xMgxNi4 alloys for chemical current sources. Materials science. 2017. Vol. 52(6). P. 747–759. (https://doi.org/10.1007/s11003-017-0018-6).
    3. Liu Y, Cao Y, Huang L, Gao M, Pan H. Rare earth–Mg–Ni-based hydrogen storage alloys as negative electrode materials for Ni/MH batteries. J. Alloys Compd. 2011. Vol. 509(3). P. 675–686. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.08.157).
    4. Shtender V.V., Denys R.V., Paul-Boncour V., Verbovytskyy Yu.V., Zavaliy I.Yu. Effect of Co substitution on hydrogenation and magnetic properties of NdMgNi4 alloy. J. Alloys Compd. 2015. Vol. 639. P. 526−532. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.03.187).
    5. Verbovytskyy Yu.V., Shtender V.V., Lyutyy P.Ya., Zavaliy I.Yu. Electrode materials based on LaMgNi4–xCox (0 < x < 1) alloys. Powder Met. Met. Ceramics. 2017. Vol. 55. P. 559−566. ( https://doi.org/10.1007/s11106-017-9839-y).
    6. Verbovytskyy Yu.V., Shtender V.V., Hackemer A., Drulis H., Zavaliy I.Yu., Lyutyy P.Ya. Solid-gas and electrochemical hydrogenation properties of the La1‑xNdxMgNi4–yCoy alloys. J. Alloys Compd. 2018. Vol. 741. P. 307−314. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.01.067).
    7. Oprysk V.O., Verbovytskyy Yu.V., Shtender V.V., Lyutyy P.Ya., Zavaliy I.Yu. The Pr1-xLaxMgNi4–yCoy alloys: Synthesis, structure and hydrogenation properties. Solid State Sci. 2018. Vol. 84. P. 112–119. (https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2018.08.009).
    8. Verbovytskyy Yu., Kosarchyn Yu., Zavaliy I. Solid gas and electrochemical hydrogenation properties of the selected R,R’MgNi4–xMx (R, R’=La, Pr, Nd; M=Fe, Mn; x=0.5, 1) alloys. French-Ukrainian J. Chem. 2020. Vol. 8. P. 126–139. (https://doi.org/10.17721/fujcV8I2P126-139).
    9. Verbovytskyy Yu., Oprysk V., Paul-Boncour V., Zavaliy Yu., Berezovets V., Lyutyy P., Kosarchyn Yu. Solid gas and electrochemical hydrogenation of the selected alloys (R’,R’’)2-xMgxNi4–yCoy (R’, R’’=Pr, Nd; x=0.8–1.2; y=0–2). J. Alloys Compd. 2021. Vol. 876. P. 1–9. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160155).
    10. Liu J., Han S., Li Y., Zhang L., Zhao Y., Yang S., Liu B. Phase structures and electrochemical properties of La–Mg–Ni-based hydrogen storage alloys with superlattice structure. Int. J. Hydrogen Energy. 2016. Vol. 41(44). P. 20261–20275. (https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.08.149).
    11. Gao Z., Zhang B., Luo Y., Li H. Correlation between phase structure and electrochemical properties of Ce2Ni7-type La–RE–Mg–Ni (RE = Nd, Sm, Y) alloys: A comparative study. J. Taiwan Institute Chem. Eng. 2018. Vol. 89. P. 183–190. (https://doi.org/10.1016/j.jtice.2018.05.013).
    12. Zhang Y., Ji Y., Zhang W., Hu F., Qi Y., Zhao D. Electrochemical hydrogen storage behaviors of as-milled Mg–Ce–Ni–Al–based alloys applied to Ni–MH battery. Applied Surface Sci. 2019. Vol. 494. P. 170–178. (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.07.158).
    13. Li Y., Liu Z., Zhang G., Zhang Y., Ren H. Novel A7B23-type La–Mg–Ni–Co compound for application on Ni–MH battery. J. Power Sources. 2019. Vol. 441. P. 1–7. (https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.05.073).
    14. Wang W., Guo W., Liu X., Zhang S., Zhao Y., Li Y., Zhang L. Han S. The interaction of subunits inside superlattice structure and its impact on the cycling stability of AB4-type La–Mg–Ni-based hydrogen storage alloys for nickel-metal hydride batteries. J. Power Sources. 2020. Vol. 445. No. 227273. P. 1–9. (https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.227273).
    15. Liu J., Zhu S., Chen X., Xu J., Zhang L., Yan K., Chen W., Cheng H., Han S. Superior electrochemical performance of La–Mg–Ni-based alloys with novel A2B7–A7B23 biphase superlattice structure. J. Mat. Sci. Tech. 2021. Vol. 80. P. 128–138. (https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.10.081).
    16. Wan C., Hu W., Denys R., Nwakwuo C., Solberg K., Yartys V. Effect of Mg content in the La3–xMgxNi9 battery anode alloys on the structural, hydrogen storage and electrochemical properties. J. Alloys Compd. 2021. Vol. 856. P. 1–7. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157443).
    17. Wang W., Xu G., Zhang L., Ma C., Zhao Y., Zhang H., Ding Z., Fu Y., Li Y., Han S. Electrochemical features of Ce2Ni7-type La0.65Nd0.15Mg0.25Ni3.20M0.10 (M=Ni, Mn and Al) hydrogen storage alloys for rechargeable nickel metal hydride battery. J. Alloys Compd. 2021. Vol. 861. P. 1–7. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158469).
    18. Verbovytskyy Yu.V., Zavaliy I.Yu., Berezovets V.V., Lyutyy P.Ya. Solid Gas and Electrochemical Hydrogenation Properties of the R1-xR’xMgNi4–yCoy (R, R’=Y, La, Ce) Alloys. Physics Chem. Solid State. 2020. Vol. 21(3). P. 503–509. (https://doi.org/10.15330/pcss.21.3.503-509).
    19. Wang Z.M., Zhou H.Y., Cheng G., Gu Z.F., Yu A.B. Preparation and electrode properties of new ternary alloys: REMgNi4 (RE=La, Ce, Pr, Nd). J. Alloys Compd. 204. Vol. 384. P. 279–282. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.04.087).
    20. Denys R.V., Riabov A.B., Černý R., Koval’chuk I.V., Zavaliy I.Yu. New CeMgCo4 and Ce2MgCo9 compounds: Hydrogenation properties and crystal structure of hydrides. J. Solid State Chem. 2012. Vol. 187. P. 1–6. (https://doi.org/10.1016/j.jssc.2011.10.040).
    21. Shtender V.V., Denys R.V., Paul-Boncour V., Riabov A.B., Zavaliy I.Yu. Hydrogenation properties and crystal structure of YMgT4 (T=Co, Ni, Cu) compounds. J. Alloys Compd. 2014. Vol. 603. P. 7−13. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.03.030).
    22. Czub J., Shtender V.V., Przewoźnik J., Zarzeska A., Hoser A., Gondek Ł. On the properties of the novel CeMgNi2T2 (T=Co, Cu) alloys and their hydrides. J. Alloys Compd. 2020. Vol. 814. P. 1−7. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152244).
    23. Guénée L., Favre-Nicolin V., Yvon K. Synthesis, crystal structure and hydrogenation properties of the ternary compounds LaNi4Mg and NdNi4Mg. J. Alloys Compd. 2003. Vol. 348. P. 129−137. (https://doi.org/10.1016/S0925-8388(02)00797-1).
    24. Chotard J., Sheptyakov D., Yvon K. Hydrogen induced site depopulation in the LaMgNi4-hydrogen system. Z. Kristallogr. 2008. Vol. 223. P. 690–696. (https://doi.org/10.1524/zkri.2008.1124).

Як цитувати:

ВЕРБОВИЦЬКИЙ Ю., ЗАВАЛІЙ І., ЛЮТИЙ П., ЗАСАДНИЙ Т. CИНТЕЗ, СТРУКТУРА ТА ВОДЕНЬСОРБЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ВИБРАНИХ СПЛАВІВ RMgM4 (R = Y, Ce; M = ПЕРЕХІДНИЙ МЕТАЛ). Праці НТШ. Хім. наук. 2021 Т. LXVI. С. 98-106.

Завантажити файл