[發明專利]一種納米鎂基儲氫合金氫化物的制備工藝

有效

• 申請號: 201610025351.7
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105692553B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 朱云峰;張紀光;李李泉;劉雅娜;朱德龍;李珊珊
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C01B6/24
• 分類號: C01B6/24;C01B3/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

本發明提供了一種納米鎂基儲氫合金氫化物的制備工藝。一種納米鎂基儲氫合金氫化物的制備工藝，其特征在于以鎂粉為蒸發源，以多壁碳納米管載納米鎳粉末為沉積基體，并將兩者分開置于同一反應器中，通入惰性氣體并抽真空，然后通入氫氣后升溫并保壓，蒸發源通過氣相遷移至沉積基體并發生合金化和氫化反應，降溫，最終得到高活性的納米鎂基儲氫合金氫化物。該制備工藝可一步合成納米鎂基儲氫合金氫化物，合成產物具備顆粒尺寸細小、分散性好、活性高的優點；同時產物組成可控，可廣泛應用于氣態以及電化學儲氫領域。本發明的制備工藝簡單，適合工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種納米鎂基儲氫合金氫化物的制備工藝，具體涉及一種可用作鎳-金屬氫化物(Ni-MH)二次電池負極材料及氫的儲運的納米鎂基儲氫合金氫化物繁榮制備工藝。

背景技術

在固態儲氫材料體系中，鎂基儲氫合金因其高儲氫密度、價格低廉、資源豐富等優勢而頗受關注，是新型儲能材料的重要候選者。但屬于中溫型儲氫合金的鎂基材料通常需要在300℃左右才能有效吸放氫且吸放氫動力學較差；作為鎳氫電池負極材料，Mg₂Ni理論電化學容量為999mAh/g，大大高于已經實現產業化的AB₅型合金(372mAh/g)，但在實際應用中，由于其氫化物在室溫下穩定而不易脫氫導致Mg₂Ni的有效容量低，故而Mg系合金尚未能應用于Ni-MH電池。

限制鎂系儲氫材料發展的本征阻力歸因于其氫化物形成焓較高從而具有較高的熱力學穩定性(0.1MPa下的分解溫度為288℃)。一方面，通過采用過渡族金屬與鎂化合形成鎂基合金可有效改善材料的熱力學性能；另一方面，理論計算表明，當顆粒尺寸納米化可以顯著降低放氫焓使氫化物失穩分解，從而降低脫氫溫度；同時，納米材料具有更高的比表面積、豐富的晶界和缺陷密度，有利于氫擴散。鑒于納米儲氫材料的諸多優勢，開發可控、量產、低能耗的納米鎂基材料制備技術被認為是該體系儲氫材料可以獲得本質性突破的重要途徑。

Chen等報道了利用氣相生長無需擔載即合成Mg納米線的相關技術，該納米線直徑30-170nm，其中30-50nm的Mg納米線顯示出優異的吸放氫動力學性能[W.Y.Li etal.Journal of the American Chemical Society.129(2007)6710～6711]。然而目前國內外還未見與本發明有關的，采用氣相遷移技術一步合成納米鎂基儲氫合金氫化物的任何報道。

發明內容

本發明的目的在于為了改進現有技術的不足而提供了一種高活性的納米鎂基儲氫合金氫化物的制備工藝；該納米鎂基儲氫合金氫化物可應用在鎳-金屬氫化物(Ni-MH)二次電池負極材料以及其他需要氫氣的儲存、運輸等場合中。

本發明的技術方案為：一種納米鎂基儲氫合金氫化物的制備工藝，其特征在于以鎂粉為蒸發源，以多壁碳納米管載納米鎳粉末為沉積基體，并將兩者分開置于同一反應器中，通入惰性氣體并抽真空(以除去反應器中的空氣)，然后通入氫氣后升溫并保壓，蒸發源通過氣相遷移至沉積基體并發生合金化和氫化反應，降溫，最終得到高活性的納米鎂基儲氫合金氫化物。

優選原料鎂粉和多壁碳納米管載納米鎳粉末中鎂與鎳的摩爾比為2.0-5.0。

優選上述的多壁碳納米管載納米鎳粉末中的載鎳質量為10-40％。多壁碳納米管載納米鎳粉末的制備方法參考本課題組發表論文[楊陽等人.稀有金屬材料與工程.42(2013)1459～1463]。

優選通入氫氣后升溫到550-600℃，保溫保壓15分鐘到10小時；優選保壓氫壓為0.1-2.0MPa；蒸發源通過氣相遷移至沉積基體并發生合金化和氫化反應后，優選降溫是先降溫至300-360℃，保溫保壓15分鐘到4小時，最后自然冷卻，得到納米鎂基儲氫合金氫化物。

上述鎂粉和多壁碳納米管粉末等市場均有售。