[發明專利]一種Zintl相儲氫材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200910028453.4
• 申請日: 2009-02-02
• 公開（公告）號: CN101475142A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 朱云峰;李李泉;華峰
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域

本發明涉及一種Zintl相儲氫材料及其制備方法，具體為一種催化劑摻雜的Zintl相儲氫材料及其制備方法。

背景技術

隨著化石燃料的日益耗盡和環境污染問題的突出，尋找可再生、清潔的21世紀新能源顯得越來越迫切。氫能作為理想的新能源，具有儲量豐富、來源廣泛、無污染等特點；使用氫能能夠緩解對環境的污染，減少人類對化石燃料的依賴。氫能的開發利用包括氫的制備、氫的儲運和氫的應用，其中儲氫材料在氫的儲運方面起到了至關重要的作用。

儲氫材料多種多樣，其中金屬儲氫材料由于具有來源廣泛、經濟實用、安全穩定等優點得到了大量的研究，主要包括AB₅型稀土系合金、非AB₅型稀土系合金、AB₂型Ti(Zr)系Laves相合金、AB型TiFe(TiNi)系合金、A₂B型Mg₂Ni系合金以及V基固溶體型合金幾類。近年來，以NaAlH₄為代表的含Al-H鍵絡合物儲氫材料和以Li₃N為代表的金屬氮化物儲氫材料成為人們研究的熱點，它們具有較高的有效儲氫量，顯示出了良好的應用前景。

本發明提出的鍶鋁基Zintl相儲氫合金有別于其它類別的金屬儲氫材料，屬于一種新型金屬儲氫材料。鍶和鋁可以形成SrAl₄，SrAl₂以及Sr₈Al₇等化合物，一般認為，SrAl₄和Sr₈Al₇不具備吸放氫能力，而SrAl₂則能夠在一定條件下吸氫。SrAl₂雖然是由金屬元素所組成，但是它不屬于典型的金屬間化合物，而屬于Zintl相合金，Zintl相合金是一類介于金屬間化合物和離子化合物兩者之間的化合物。在一定的溫度壓力條件下，Zintl相合金SrAl₂可以吸氫生成SrAl₂H₂，這是一種Zintl相氫化物(Ref：F.Gingl?et?al，Journal?of?Alloys?and?Compounds?306(2000)127-132)。但是純Zintl相合金SrAl₂的吸氫動力學性能較差制約了它的應用。

發明內容：

本發明的目的是為了改進現有純Zintl相合金SrAl₂的吸氫動力學性能較差等不足而提供一種催化劑摻雜的Zintl相儲氫材料；本發明的另一目的是提供該材料的制備方法。

本發明的技術方案為：一種Zintl相儲氫材料，其特征在于由基體材料和催化劑組成，各相所占儲氫材料總量的摩爾百分含量分別為：基體材料為92％-99％，催化劑為1％-8％；其中基體材料為Zintl相合金SrAl₂，催化劑為單質或化合物，所述的單質為石墨或過渡族金屬中的任意一種，化合物為FeF₃、FeCl₃、TiF₃、TiCl₃、TiCl₄、VCl₃、ZrCl₄或CeCl₃中的任意一種。

優選各相所占儲氫材料總量的摩爾百分含量分別為：基體材料為94％-98％，催化劑為2％-6％。優選所述的單質為石墨，化合物為FeF₃或TiF₃。

本發明還提供了上述的Zintl相儲氫材料的方法，其具體步驟為：

A.將金屬Sr和金屬Al先以摩爾配比為1∶2混合，再加入以占所稱量的金屬Sr重量百分比為1-3％的金屬Sr，采用感應熔煉法制備得到塊狀Zintl相合金SrAl₂；

B.將步驟A中的得到的SrAl₂合金機械破碎并研磨至100-300目大小粉末；再將占儲氫材料總摩爾量的百分比為92％-99％的Zintl相合金SrAl₂粉末與占儲氫材料總摩爾量的百分比為1％-8％的催化劑混合；

C.通過機械球磨上述混合物，得到Zintl相儲氫材料。

以上原料市場上均有售。

優選上述步驟C中機械球磨使用行星式高能球磨機，混合物處于惰性氣氛氬氣保護下，球磨時間為15-120分鐘，球料比為5∶1～30∶1，球磨轉速為100～400轉/分鐘。