[科普中国]-氢化钍

简介

氢化钍（Th4H15)，密度4g/cm3，立方晶系，a(a)=9.11A. M-H核间距 2.46A。其制备方法类似氢化铀，钍在约350℃氢化。吸氢过程放热，密度有很大的所见。它是一种能自燃的黑色粉末，有放射性，剧毒，同空气和水剧烈反应放出氢气，和酸剧烈反应放出氢气。1

性质早在一个世纪前，人们就知道钍与氢反应形成两种氢化物，ThH2，Th4H15。Korst等人2通过X射线衍射沿着四方结构ThH2观察到钍的二氢化物有一种亚稳相萤石型结构存在。钍的含量越高，Th4H15形成一种独特的立方结构。此外，Th4H15被报道具有超导性，是第一个被发现具有超导的金属氢化物，超导转变温度约为7.5-8K。而且不论是钍的氢化物还是氚化物都具有超导性，表明钍的氢化物没有明显的同位素效应。对于ThH2，到目前为止仍没有观测到它具有超导电性。

用途（1）钍的氢化物作为核反应堆很有前景的高级核燃料材料，因其有很高的安全性受到了很多关注。主要归功于在常温下很离的强度及稳定性，同时还能保持中子适度的理想属性。

（2）Th4H15因其含氢原子比较多，氢/金属比相对比较大，也可作为储氢材料的一种。3

研究现状尽管人们对钍的氢化物进行了大量的研究，但是Th4H15的研究还比较少，到目前为止，Th4H15的弹性性质、声子谱和热力学性质还是未知的。除此之外，高压下的钍氢合金的弹性常数和热力学性质也是未知的。对钍氢材料高温高压性质的研究是很有必要的，特别是对高温高压的结构稳定性研究，对未来钍的氢化物在核工业中的应用有着重要的意义。4