Квантовые эффекты в сорбции водорода мезопористыми материалами

Анотація

Исследована сорбция и десорбция водорода мезопористым силикатным материалом МСМ-41 в температурном интервале 6,8–290 К. Показано, что в интервале 60–290 К в кинетике сорбции молекул Н₂ образцом МСМ-41 доминирует термоактивационный механизм, оценка энергии активации которого составила Е_a ≈ 466 К. В интервале 17–60 К температурная зависимость коэффициентов диффузии молекул Н₂ в МСМ-41 практически полностью отсутствовала, что характерно при преобладании туннельного механизма диффузии над термоактивационным. В интервале 8–17 К наблюдалось изменение подвижности молекул Н₂ в каналах МСМ-41, что, по-видимому, соответствует формированию при охлаждении (либо разрушению при нагреве) монослоя и последующих слоев водорода, сконденсированного на внутренней поверхности каналов, энергия активации этого процесса Е_m ≈ 21,2 К. При температуре ниже 8 К коэффициенты диффузии Н₂ слабо зависят от температуры, что, предположительно, соответствует изменению механизма заполнения каналов МСМ-41 от послойного роста пленки на внутренней поверхности канала к капиллярной конденсации молекул Н₂. Результаты работы сопоставлены с данными, полученными ранее для низкотемпературной сорбции водорода жгутами углеродных нанотрубок.