一種原位生長納米氫化鎂負載高比表面材料的制備方法技術

一種原位生長納米氫化鎂負載高比表面材料的制備方法，利用堿金屬氫化物、鹵化鎂和支撐材料在球磨的條件下原位合成。本發明專利技術的技術效果是：本發明專利技術通過置換反應在支撐材料表面原位生成氫化鎂，在溫和條件下制備了具有較低操作溫度、較快吸放氫速率的納米復合儲氫材料，解決了以往制備納米氫化鎂材料制備條件苛刻、產品粒徑大等問題，提高氫化鎂儲氫材料的熱力學、動力學性能。

Method for preparing in-situ growth nano magnesium hydride load specific surface material

The invention relates to a method for preparing an in-situ growth nano magnesium hydride load specific surface material, which uses alkali metal hydride, magnesium halide and support material to synthesize in situ under the condition of ball milling. The invention has the advantages that: the invention by replacement reaction in situ surface supporting materials of magnesium hydride generation, under mild conditions was prepared with low operating temperature, fast absorbing nano composite hydrogen desorption rate, solves the preparation of nanometer magnesium hydride material for preparation of harsh conditions, the grain size of the product so, to improve the thermodynamic and kinetic properties of magnesium hydride hydrogen storage materials.

【技術實現步驟摘要】
一種原位生長納米氫化鎂負載高比表面材料的制備方法
本專利技術涉及一種原位生長納米氫化鎂(MgH2)負載高比表面材料的制備方法，屬于儲氫材料

技術介紹
氫能源具有資源豐富、熱值高、綠色環保等優點，被認為是化石能源在未來的最佳替代物。然而，氫氣是一種易燃易爆的氣體，實現安全、高質量、體積密度的儲氫是氫能源儲存技術發展的當務之急。近年來，固態儲氫的方法受到研究者們的廣泛關注。鎂基輕質儲氫材料，具有密度小、儲氫量大、產量豐富、價格低廉等優點。然而鎂基材料操作溫度高，吸放氫速度慢等缺點限制了其大規模應用。將儲氫材料納米化，可以有效的降低操作溫度，提升吸放氫速率。利用高比表面積的化工產品或工業廢料搭載納米儲氫材料，可以穩定材料形貌，控制材料粒徑分布。目前制備納米氫化鎂的方法主要為原位還原法和浸漬法，原位還原法獲得的納米顆粒粒徑在30nm左右，對儲氫性能并沒有太大的改善。浸漬法獲得的納米顆粒粒徑在3-5nm，但是需要較高的氫壓和反應溫度，生產存在一定的安全隱患。因此，研究開發在較為溫和的條件下制備小粒徑的納米氫化鎂復合材料具有很大的意義。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對上述存在問題，提供一種溫和條件下原位生長納米氫化鎂負載高比表面材料的制備方法，該制備方法可以提高氫化鎂儲氫材料的熱力學、動力學性能，從而降低操作溫度，提高吸放氫速率。本專利技術技術方案：一種原位生長納米氫化鎂負載高比表面材料的制備方法，利用堿金屬氫化物、鹵化鎂和支撐材料在球磨的條件下原位合成，具體步驟如下：1)在氬氣或氮氣氣氛下，將氯化鎂與氫化鋰以1:1-3的摩爾比混合，得到混合物放入球磨罐中，然后加入支撐材料，支撐材料的加入量為混合物質量的5-25％，混合均勻；2)在0.5MPa氫壓下，以200-600rpm的轉速下球磨10-60h；3)在氬氣或氮氣氣氛下，用乙醚或四氫呋喃洗滌3次，離心或過濾分離，對不溶物在50Pa以下真空干燥或40-80℃溫度下干燥至質量不再下降，得到目標產物，原位生長的氫化鎂為球型或橢球型，粒徑為2-8nm。所述支撐材料為石墨烯、椰殼炭或粉煤灰高比表面積的化工產品或工業廢料。本專利技術的技術效果是：本專利技術通過置換反應在支撐材料表面原位生成氫化鎂，在溫和條件下制備了具有較低操作溫度、較快吸放氫速率的納米復合儲氫材料，解決了以往制備納米氫化鎂材料制備條件苛刻、產品粒徑大等問題，提高氫化鎂儲氫材料的熱力學、動力學性能。附圖說明圖1為實施例1和實施例2制備的石墨烯搭載氫化鎂和椰殼炭搭載氫化鎂納米材料的XRD圖譜。圖2為實施例1制備的石墨烯搭載氫化鎂納米材料的SEM圖和TEM圖。圖3為實施例1制備的石墨烯搭載氫化鎂納米材料的等溫放氫曲線和等溫吸氫曲線。圖4為實施例2制備的椰殼炭搭載氫化鎂納米材料的程序升溫放氫曲線。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術做進一步描述。實施例1：一種原位生長納米氫化鎂負載高比表面材料的制備方法，利用堿金屬氫化物、鹵化鎂和支撐材料在球磨的條件下原位合成，具體步驟如下：將0.4g的LiH、2.0g的MgCl2和0.07g還原石墨烯放入球磨罐中，混合均勻；在0.5MPa的氫壓下450rpm的轉速下球磨30個小時；將得到的混合物用40mL四氫呋喃作溶劑洗滌3次，離心分離，除去溶劑，50Pa以下真空干燥14個小時，得到目標產物。制備的石墨烯搭載氫化鎂和椰殼炭搭載氫化鎂納米材料的XRD圖譜如圖1所示，圖中表明：所得產物為四方晶系MgH2，且無其他雜質。圖2為制備的石墨烯搭載氫化鎂納米材料的SEM圖和TEM圖，圖中表明：MgH2納米顆粒均勻分布在石墨烯納米片上。圖3為制備的石墨烯搭載氫化鎂納米材料的等溫放氫曲線和等溫吸氫曲線，圖中表明：石墨烯搭載氫化鎂納米材料的吸放氫動力學性能較優。該材料在325℃下20min內可釋放出5.1wt％的氫氣，在250℃下5min內吸收4.8wt％的氫氣。實施例2：一種原位生長納米氫化鎂負載高比表面材料的制備方法，利用堿金屬氫化物、鹵化鎂和支撐材料在球磨的條件下原位合成，具體步驟如下：將0.4g的LiH、2.0g的MgCl2和0.10g椰殼炭放入球磨罐中，混合均勻。在0.5MPa的氫壓下450rpm的轉速下球磨30個小時；將得到的混合物用40mL四氫呋喃作溶劑洗滌3次，離心分離，除去溶劑；50Pa以下真空干燥14個小時，得到目標產物。制備的石墨烯搭載氫化鎂和椰殼炭搭載氫化鎂納米材料的XRD圖譜如圖1所示，圖中表明：所得產物為四方晶系MgH2，且無其他雜質。圖4為實施例2制備的椰殼炭搭載氫化鎂納米材料的程序升溫放氫曲線圖中表明：椰殼炭搭載氫化鎂納米材料具有較低的起始放氫溫度(245℃)和較高的儲氫容量(6.3wt％)。實施例3：一種原位生長納米氫化鎂負載高比表面材料的制備方法，利用堿金屬氫化物、鹵化鎂和支撐材料在球磨的條件下原位合成，具體步驟如下：將0.4g的LiH、2.0g的MgCl2和0.10g粉煤灰放入球磨罐中，混合均勻；在0.5MPa的氫壓下500rpm的轉速下球磨40個小時；將得到的混合物用60mL四氫呋喃作溶劑洗滌3次，離心分離，除去溶劑；50Pa以下真空干燥14個小時，得到目標產物。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種原位生長納米氫化鎂負載高比表面材料的制備方法，其特征在于利用堿金屬氫化物、鹵化鎂和支撐材料在球磨的條件下原位合成，具體步驟如下：1)在氬氣或氮氣氣氛下，將氯化鎂與氫化鋰以1:1?3的摩爾比混合，得到混合物放入球磨罐中，然后加入支撐材料，支撐材料的加入量為混合物質量的5?25％，混合均勻；2)在0.5MPa氫壓下，以200?600rpm的轉速下球磨10?60h；3)在氬氣或氮氣氣氛下，用乙醚或四氫呋喃洗滌3次，離心或過濾分離，對不溶物在50Pa以下真空干燥或40?80℃溫度下干燥至質量不再下降，得到目標產物，原位生長的氫化鎂為球型或橢球型，粒徑為2?8nm。

【技術特征摘要】
1.一種原位生長納米氫化鎂負載高比表面材料的制備方法，其特征在于利用堿金屬氫化物、鹵化鎂和支撐材料在球磨的條件下原位合成，具體步驟如下：1)在氬氣或氮氣氣氛下，將氯化鎂與氫化鋰以1:1-3的摩爾比混合，得到混合物放入球磨罐中，然后加入支撐材料，支撐材料的加入量為混合物質量的5-25％，混合均勻；2)在0.5MPa氫壓下，以200-600rpm的轉速下球磨1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王一菁，袁華堂，焦麗芳，張秋雨，黃一可，臧磊，
申請(專利權)人：南開大學，
類型：發明
國別省市：天津,12