[發(fā)明專利]一種高容量高分子聚合物儲(chǔ)氫材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210347088.5
• 申請(qǐng)日: 2012-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN102838085A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方章建;陳義龍;張巖豐;鄭興才;薛永杰;陶磊明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢凱迪工程技術(shù)研究總院有限公司
• 主分類號(hào): C01B3/02
• 分類號(hào): C01B3/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 喬宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料、儲(chǔ)氫材料及能源領(lǐng)域，具體的是指一種高容量高分子聚合物儲(chǔ)氫材料及其制備方法。

背景技術(shù)

工業(yè)革命開啟了人類走向現(xiàn)代化的進(jìn)程。一個(gè)多世紀(jì)以來，人類社會(huì)快速發(fā)展，能源一直是強(qiáng)大的推動(dòng)力。為了人類的可持續(xù)發(fā)展，尋找一種可再生、具高燃燒值、易于利用又不污染環(huán)境的新型燃料已迫在眉睫。氫能具有環(huán)境友好、資源豐富、熱值高、燃燒性能好等特點(diǎn)，是未來最有發(fā)展前景的綠色能源之一，但氫氣的安全高效儲(chǔ)存問題一直是制約氫能開發(fā)和利用的瓶頸。目前利用氫與材料的相互作用發(fā)展起來的儲(chǔ)氫方法由于其儲(chǔ)氫能量密度高、安全性好而備受世人關(guān)注。儲(chǔ)氫材料與此也已成為國(guó)際上高度關(guān)注的研究領(lǐng)域之一。高容量?jī)?chǔ)氫材料的發(fā)展是解決人類未來能源的關(guān)鍵，對(duì)于氫能的規(guī)模化利用具有巨大的推動(dòng)作用。

根據(jù)吸附氫氣作用力的不同，儲(chǔ)氫材料可大體分為兩類：化學(xué)吸附材料和物理吸附材料。化學(xué)吸附是指氫分子解離后的氫原子插入底物的晶格或者形成新化合物。化學(xué)吸附材料主要包括金屬氫化物材料、氫化物材料、氨硼烷衍生物等。氨硼烷化合物（NH₃BH₃,?AB）是近年來受到密切關(guān)注的一種新型氫化物儲(chǔ)氫材料。它具有超高氫密度（19.6?wt.%），并兼具熱穩(wěn)定性適中和化學(xué)穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具應(yīng)用前景的優(yōu)良儲(chǔ)氫材料。其制備方法主要有下述兩種方式：硼烷法和硼氫化鈉法。硼烷法是用硼烷作為硼源與液氨反應(yīng)直接生成產(chǎn)物；如專利CN?102030313?A?以氨硼烷與有機(jī)物為原料，在較低的放氫溫度下制備一種復(fù)合氨硼烷儲(chǔ)氫材料，這種材料具有低溫的放氫特性。硼氫化鈉法一般通過硼氫化鈉和胺類化合物反應(yīng)制得。如專利CN?102180445?A?公開了一種高容量?jī)?chǔ)氫材料硼氫化對(duì)/間苯二胺的制備方法，該物質(zhì)可由對(duì)/間苯二胺鹽酸鹽與硼氫化物以NH₃⁺：BH₄^-摩爾比1:1混合物在惰性氣體中研磨或球磨制得。目前，現(xiàn)有氨硼烷衍生物多存在一些制約其車載儲(chǔ)氫應(yīng)用的問題，主要包括：這類儲(chǔ)氫材料在溫和操作條件下放氫動(dòng)力學(xué)緩慢，而且放氫過程中伴隨有害雜質(zhì)氣體的釋放。此外其在應(yīng)用中往往會(huì)出現(xiàn)受熱不均勻的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高容量高分子聚合物儲(chǔ)氫材料及其制備方法，其具有高的儲(chǔ)氫容量和低的放氫溫度等特性；為固態(tài)柔性材料，可形成透明的薄膜，便于使用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種高容量高分子聚合物儲(chǔ)氫材料，其特征在于：它包括作為主鏈的線形高分子聚合物和由其側(cè)鏈和/或末端基團(tuán)經(jīng)多胺類化合物胺基化后再和硼氫化物反應(yīng)而接枝于其側(cè)鏈和/或末端上的氨硼烷衍生物。

按上述方案，所述作為主鏈的線形高分子聚合物包括但不限于：聚氯乙烯、聚氯乙烯-聚乙烯共聚物、聚乙烯亞胺、丙烯酸酯類共聚物、聚丙烯酸、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯類共聚物、聚硅氧烷等；所述高分子聚合物側(cè)鏈和/或末端基團(tuán)胺基化所用的多胺類化合物包括但不限于：1-甲基胍、胍、乙二胺、二乙烯三胺。

按上述方案，所述高容量高分子聚合物儲(chǔ)氫材料中作為主鏈的線形高分子聚合物的分子量為5000-50000；所述高容量高分子聚合物儲(chǔ)氫材料中氨硼烷衍生物的含量在25-75wt%。

按上述方案，所述的高容量高分子聚合物儲(chǔ)氫材料可經(jīng)后處理成膜以膜狀形式使用。

一種高容量高分子聚合物儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于：它包括以下步驟：

（1）將線形高分子聚合物預(yù)進(jìn)行胺基化的側(cè)鏈和/或末端基團(tuán)采用多胺類化合物進(jìn)行胺基化反應(yīng)得到含有胺基功能化的聚合物；

（2）將步驟（1）得到的胺基化聚合物和硼氫化物按化學(xué)計(jì)量比在有機(jī)溶劑懸浮液中在5-50℃下攪拌1-12h后過濾收集下層有機(jī)相，減壓蒸餾除去溶劑，洗滌得到本發(fā)明所述的高容量高分子聚合物儲(chǔ)氫材料。

按上述方案，所述作為主鏈的線形高分子聚合物包括但不限于：聚氯乙烯、聚氯乙烯-聚乙烯共聚物、聚乙烯亞胺、丙烯酸酯類共聚物、聚丙烯酸、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯類共聚物、聚硅氧烷等；

所述高分子聚合物側(cè)鏈和/或末端基團(tuán)胺基化所用的多胺類化合物包括但不限于：1-甲基胍、胍、乙二胺、二乙烯三胺等。

按上述方案，所述的有機(jī)溶劑包括但不限于四氫呋喃、乙腈、二甲基亞砜等；所述的硼氫化物選自硼氫化鈉、硼氫化鋰或硼氫化鉀。