[發明專利]一種膨脹石墨/LiBH4復合儲氫材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510063138.0
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104649224B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 孫立賢;蔡榮;徐芬;鄒勇進;褚海亮;張煥芝
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司45112
• 代理人: 楊雪梅

技術領域

本發明涉及儲氫材料改性技術領域，具體地說是使用多孔膨脹石墨負載LiBH₄制備復合儲氫材料，使其具有良好的儲氫性能。

背景技術

社會經濟的高速發展，人類對能源的需求不斷增加，傳統化石能源短缺和嚴重的環境問題，使人類認識到尋找可再生的潔凈能源是當今社會急需解決的問題。氫氣能夠從水中制取，燃燒產物也為水，并且還具有質量能量密度高的特性，是一種理想的可再生潔凈能源。然而，氫氣的存儲和運輸極大地限制了氫氣作為能源的推廣應用。目前，常用的儲氫方式為高壓氣態儲氫、液態儲氫和固態儲氫。固態儲氫具有能量密度高、安全等特點，被認為是非常有前景的儲氫方式。硼氫化鋰（LiBH₄）作為一種固態儲氫材料，具有較高的質量儲氫密度（18.4 wt%），但放氫溫度高、放氫速度慢、循環性能差，嚴重阻礙其作為儲氫材料的推廣應用。為了提高LiBH₄的儲氫性能，通過使用部分陰/陽離子替換、催化摻雜和納米限域等方法有效的提高了LiBH₄的儲氫性能。為了進一步降低LiBH₄的吸放氫溫度和提高整個系統的放氫量，使用納米限域和催化的協同作用來改善LiBH4儲氫性能的方法受到了關注。

專利CN102718183A “LiBH4/RGO 高儲氫量復合儲氫材料及其制備”公開了在惰性氣體保護氣氛下采用熔體滲透法或高速球磨法將LiBH4均勻分散在化學氧化還原法制備的RGO的孔道中，提高了LiBH₄的儲氫性能。目前，LiBH₄體系材料的儲氫性能還沒達到性能要求，因此尋找合適的載體進一步提高LiBH₄的儲氫性能。碳材料具有質量輕、穩定性好等特點，因此使用碳材料作為負載LiBH₄的載體是比較理想的選擇。膨脹石墨具有比表面積大、孔徑分布廣的特點，同時制備簡單，具有較好的吸附能力，所以是一種比較合適的載體材料。

發明內容

本發明的目的是針對現有LiBH₄放氫溫度高，脫氫后分散性不好等缺點，通過使用多孔膨脹石墨負載LiBH₄制備復合儲氫材料，將LiBH₄均勻分散在膨脹石墨的網狀結構中，脫氣后仍具有較好分散性，并具有良好的儲氫性能。

本發明使用馬弗爐制備多孔膨脹石墨，采用浸漬的方法在膨脹石墨中負載LiBH₄，獲得負載LiBH₄的膨脹石墨復合儲氫材料，并研究膨脹石墨對LiBH₄儲氫性能的影響。

實現本發明目的的技術方案是：

一種膨脹石墨/LiBH₄復合儲氫材料，包括膨脹石墨材料和LiBH₄材料，膨脹石墨材料為片層狀結構交錯成的網狀結構存在介孔，LiBH₄均勻分散在膨脹石墨網狀結構中，

其中，膨脹石墨具有2～12 nm的孔徑、比表面積≥40.005 m²/g。

所述的儲氫材料通式為 (100-x)膨脹石墨+xLiBH₄，x的質量百分數為46.9～67.0 wt%，對氫氣具有良好的儲存性能。

所述的復合儲氫材料初始脫氫溫度小于120℃，真空360℃下放氫量為4.2～8.8 wt%。

所述膨脹石墨/LiBH₄復合儲氫材料的制備，是在惰性氣體保護和無水無氧環境下通過溶液浸漬的方法制得的。

所述膨脹石墨/LiBH₄復合儲氫材料的制備，包括如下步驟：

1）將可膨脹石墨置于烘箱中干燥；

2）把干燥后的可膨脹石墨均勻鋪撒在剛玉坩堝底部，把坩堝放入馬弗爐煅燒，制得膨脹石墨；

3）將制得的膨脹石墨放入燒瓶，在惰性氣體環境下往膨脹石墨中滴入LiBH₄的四氫呋喃溶液，超聲振蕩、抽真空干燥，得到復合物固體；

4）復合物固體在物理吸附儀上脫氣，得到膨脹石墨/LiBH₄復合儲氫材料。

步驟1）所述烘箱干燥溫度為100～120 ℃；干燥時間在12 h以上。

步驟2）所述坩堝為Al₂O₃坩堝；鋪撒厚度不大于1mm；馬弗爐溫度900 ℃；操作時間為40 s。