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Ni掺杂对金属V抗毒化性能的影响 余铭铭 (中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900) 金属v作为具有良好的增压性能的贮氢材料，在ICF靶丸制备领域备受关注。但金 属V难活化、易中毒，工艺气体中若含有氧、氮、水等杂质，会使钒的吸氢能力大大下 降，这些特点严重影响了其在增压材料方面的应用。关于增强纯V抗毒化性能的相关研 究少有报道，为了改善金属V的抗毒化性能，本工作拟采用磁悬浮感应熔炼法向金属V 中掺杂少量的金属Ni，制各VNio肌固溶体。研究合金活化后在毒化气氛(氘气中含0．5％ C02)中的吸氘行为以及加热除气后在高纯氘气中的吸氘行为，并与纯V在相同条件下 吸氘行为进行比较。 图l 图2室温下纯V被氘中C02(含量为O．5％) 室温下‰．oNil．o被氘中C02(含量为O．5％) 毒化前后吸氘动力学曲线 毒化前后吸氘动力学曲线 VNio．ol在早期毒化吸氘过程中仍可保持较高的吸氘速率，与中毒前吸氘速率相同， 然后快速下降直至零；纯v在毒化吸氘过程中吸氘速率急剧下降，直至为零，完全毒化 后纯V和VNio．0l吸氘量基本相同。 合金毒化后首次吸氘速率和吸氘量已恢复至中毒前完全活化水平；纯V吸氘速率和吸氘 量与毒化前相比有所恢复，但吸氘仍然缓慢，低于首次吸氘速率。说明与纯V相比， VNio．0l合金的抗毒化性能有较大提高，被C02毒化后经过加热除气处理可以快速恢复活 化性能。 表1不同化学键的解离能 化学键 键解离f毙E／kJ．mol。1 Ni-O 391．6 H-O 428．0 V-O 644．0 经过分析Ni．O、H．O和V-O键解离能(见表1)，可知钒比镍更容易氧化，在金属 被C02毒化时，虽然钒表面被毒化，但合金中存在Ni元素，在早期毒化时，仍然能够 提供解离的氘原子，所以吸所速率并未下降，当镍表面完全被毒化以后，活化位点消失， 吸氘速率便迅速降为零。 Ni-O、H—O和V-O的键解离能依次增大，说明钒氧化物比氢氧化物稳定，而氢氧化 物比镍氧化物稳定，这也说明在加热除气过程中钒氧化物比镍氧化物更难分解。这一趋 势也说明在毒化后加热除气过程中，离解产生的氘气在相同条件下可以将镍氧化物还 原，而很难将钒氧化物还原。而还原后的金属镍便可产生化学吸附的活性中心，活性中 心的存在便可催化解离氘分子产生氘原子，使得中毒后首次吸氘活性便能快速恢复。即 Ni掺杂使得合金中毒后经除气处理可快速再生，明显提高了金属V的抗毒化能力。 通过本研究工作证明了Ni掺杂改善了金属V抗毒化性能，为该类材料的应用提供 了依据。