Effect of Doping with Carbon and Boron Nitride on the Hydrogen Absorption in Titanium
Notice bibliographique
Résumé
Pure metallic titanium is a fairly good hydrogen-absorbing material, which permits to accommodate up to ∼3.3×10 -3 mol/g Ti, or H/Ti=0.32.The reaction goes fast during reactive milling of Ti in the H 2 atmosphere.The "theoretical limit" of the hydrogen sorption, with all octahedral interstitials occupied by hydrogen atoms, corresponds to the (cubic) titanium hydride TiH 2 .It is known 1,2 that an addition of graphite considerably accelerates the hydrogen uptake in the process of milling.However, the carbonization of the surface ultimately blocks the H 2 absorption.In the search for other additives which could boost the hydrogen uptake in a similar manner, the boron nitride, another layered material, turned out quite ef cient. 2 Even if the maximal sorption rate is inferior to that with the carbon additive, the sorption process is more stable and, in total, accommodates by far more hydrogen, notably in a post-milling absorption, 2 shifting the total hydrogen sorption towards H/Ti=0.2(after 30 min. of milling), 0.88 (66 min.)and 1.95 (205 min.), the last number being close to the theoretical absorption limit.The details of the microscopics of the hydrogen absorption are, however, not obvious.A combined study by X-ray diffraction, electron microscopy and X-ray emission spectroscopy (see details in Ref. 2) revealed the following, in part contradictory, ndings: 1.The phase analysis by the X-ray diffraction shows that the amount of α-Ti and hexagonal BN gradually decreases in the process of milling H 2 absorption, leaving nally (after 206-min.milling) exclusively δ-TiH 1.95 .No traces of TiN or TiB phases have been detected at any stage of the process.2. According the X-ray emission spectroscopy, which probes the local electronic structure in an element-sensitive way, the L 2,3 spectrum of titanium in the milled hydrogen-saturated sample resembles a superposition 40%Ti + 40%TiH 2 + 20%TiN.The K α spectrum of nitrogen in the same sample can be rouphly decomposed as 89.7%BN + 10.3%TiN.An apparent controversy (a noticeable amount of TiN according to XES, but no traces of the nitride phase in the diffraction study) re ects the fact that the X-ray spectroscopy is sensitive to the nearest chemical neighbourhood.A contribution of TiN-like spectrum reveals merely that nitrogen atoms exist either in the boron nitride layers (on the surface of titanium particles), or in the TiN-like neighbourhood, that is, octahedrally coordinated by titanium atoms.The latter situation corresponds to a nitrogen atom in an octahedral interstitial within hexagonal (α) or cubic (TiH 2 -like) titanium lattice.Such a conclusion offers a foundation for a microscopic ab initio study of the electronic structure and chemical bonding.Namely, we adopt a structural model which does not contain BN (in crystalline or molecular form inside the titanium bulk) but allows single nitrogen (and, for the sake of comparison, also boron and carbon) atoms in
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
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