[發(fā)明專利]一種納米氫化鎂儲氫材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910033342.6
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109665494A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王輝;施思婷;朱敏;歐陽柳章;劉江文;曾美琴
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C01B6/04
• 分類號: C01B6/04;C01B3/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發(fā)明公開了一種納米氫化鎂儲氫材料的制備方法，屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用熱場輔助機械球磨工藝，將二丁基鎂的烷烴溶液在100?200℃下加熱濕法球磨1?4小時，制備得到氫化鎂的懸濁液，再經(jīng)干燥得到納米結(jié)構(gòu)的氫化鎂。所得氫化鎂的顆粒尺寸可以普遍小于10nm，且尺寸均勻，納米氫化鎂的吸放氫溫度顯著降低。本發(fā)明的納米氫化鎂制備工藝操作簡便，耗時較短，操作溫度較低，解決了以往制備納米氫化鎂所需耗時長或操作溫度高、氫化物晶粒偏大的問題，同時改善了氫化鎂的儲氫性能，具有理想的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及納米金屬鎂基氫化物材料，是一種具有較優(yōu)儲氫性能的納米材料。

背景技術(shù)

氫能源作為一種可再生的清潔二次能源，具有許多優(yōu)點，但儲運技術(shù)極大地限制了其實際應(yīng)用。相較于高壓氣瓶儲氫或低溫液態(tài)儲氫，固態(tài)儲氫具有高能量密度、高安全性、高效等優(yōu)點，被認為是最有發(fā)展前景的一種儲氫方式。氫化鎂儲氫容量高（理論容量為7.6wt%），同時鎂資源儲量豐富、成本低廉，因此是理想的固態(tài)可逆儲氫材料之一，但是氫化鎂的脫氫動力學(xué)和熱力學(xué)性能較差，使得其吸放氫溫度普遍高于350℃，限制了其實際應(yīng)用。而納米氫化鎂顆粒由于其特殊的小尺寸效應(yīng)和界面效應(yīng)，有望實現(xiàn)氫化鎂的儲氫動力學(xué)與熱力學(xué)性能的雙調(diào)控。

目前氫化鎂納米顆粒材料主要的制備方法有：機械球磨法、物理/化學(xué)氣相沉積法、熱解法、電化學(xué)沉積法和等離子體法等。這些制備方法各有特色和優(yōu)點，但也有一些不足，如球磨法工藝簡單，但一般高能球磨即使球磨長達100小時能達到的晶粒尺寸也局限在20nm以上、顆粒尺寸100nm以上，且制備得到的納米氫化鎂通常只是動力學(xué)性能得到改善，對熱力學(xué)性能的影響很小；沉積法得到的產(chǎn)物純度高，但是通常由于基底的存在使得材料整體的儲氫容量非常低；等離子體法的產(chǎn)物產(chǎn)率高，但對于設(shè)備要求較高造價昂貴；有機溶液熱解法制備得到的氫化鎂納米顆粒尺寸均勻、顆粒形貌好、可調(diào)控性強，但是一般熱解所需溫度高、時間長，一般需要在200℃下加熱24小時，產(chǎn)物晶粒尺寸大（大于30nm），或需要石墨烯進行負載。針對以上方法，本發(fā)明改進了熱解法和球磨法，用球磨法輔助熱解法制備氫化鎂納米顆粒，所需溫度低、時間短，所得氫化鎂納米顆粒具有球型或多邊型形貌，顆粒尺寸小且均勻，納米氫化鎂的吸放氫溫度顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，本發(fā)明的目的在于提出一種所需溫度更低時間更短、操作更簡便的氫化鎂納米顆粒材料的制備方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種納米氫化鎂（MgH₂）儲氫材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）將1mol/L的二丁基鎂的庚烷溶液和除庚烷之外的烷烴溶劑相混合，所述二丁基鎂的庚烷溶液和除庚烷之外的烷烴溶劑的體積比為1：0-1：25，得二丁基鎂的烷烴溶液；

（2）取步驟（1）中所得二丁基鎂的烷烴溶液放入球磨罐中，在0.1-5 MPa氫氣或氬氣氣氛中，在轉(zhuǎn)速為200-500r/分鐘，球磨球的質(zhì)量與二丁基鎂的烷烴溶液的體積比為1.5g/mL-5g/mL，球磨罐的加熱溫度為100-200℃的條件下，球磨1-4小時，得懸濁液；

（3）將步驟（2）中的懸濁液，離心，固液分離取固體，將所述固體真空干燥，得納米氫化鎂顆粒。

優(yōu)選地，球磨過程中每球磨1小時，球磨機停止，冷卻，將罐內(nèi)氫氣或氬氣氣體抽除后再補入0.1-5 MPa的氫氣或氬氣氣體，繼續(xù)球磨。

優(yōu)選地，步驟（2）所述氫氣或氬氣氣氛具體實現(xiàn)步驟包括封罐后用氫氣或氬氣清洗球磨罐內(nèi)氣氛，然后抽真空，再重復(fù)一次清洗和抽真空步驟，最后通入氫氣或氬氣作為反應(yīng)氣氛。

優(yōu)選地，步驟（1）中的除庚烷之外的烷烴溶劑為環(huán)己烷。

優(yōu)選地，步驟（2）中球磨罐的加熱裝置為電加熱套，套在所述球磨罐的外面。