[發明專利]一種多孔陶瓷復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010926317.3
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112062595A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 張南泉;張偉群
• 申請（專利權）人: 新化縣群華陶瓷科技有限公司
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B38/02;C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發明公開一種多孔陶瓷復合材料及其制備方法，涉及多孔陶瓷加工技術領域。本發明公開的多孔陶瓷復合材料是由二氧化硅、硅藻土、鋁粉和改性纖維素組成，通過將組分物均勻混合并研磨成混合粉末，然后將石蠟加入到混合粉末中混合均勻，冷凍干燥制得多孔陶瓷前驅體，再將多孔陶瓷前驅體高溫燒結而制得。本發明提供的多孔陶瓷復合材料具有很高的孔隙率，且孔隙分布均勻，并可控制孔隙大小和形狀。本發明還可用于貯存氫氣，具有貯氫容量高、吸放氫操作簡單、耐高溫高壓等特性，循環穩定性好，可重復多次使用，且制備的制品強度高、不易變形。

技術領域

本發明屬于多孔陶瓷加工技術領域，尤其涉及一種多孔陶瓷復合材料及其制備方法。

背景技術

多孔陶瓷材料是以剛玉砂、碳化硅、堇青石等優質原料為主料，經過成型和特殊高溫燒結工藝制備的一種具有開孔孔徑、高開口氣孔率的多孔性陶瓷材料。多孔性陶瓷材料具有耐高溫高壓性，抗酸、堿和有機介質腐蝕性，良好的生物惰性，可控的孔結構、高的開口孔隙率，使用壽命長、產品再生性能好等優點。多孔陶瓷材料適用于各種介質的精密過濾與分離、高壓氣體排氣消音、氣體分布及電解隔膜等?，F有多孔陶瓷材料主要是通過加入造孔劑高溫燃盡或溶解，留下空洞，其氣孔大小、形狀易控制，且工藝簡單，但還原氣體的均勻性差，孔隙率低。

氫是一種理想的潔凈燃料和未來的重要二次能源。目前的貯氫方法有液化貯氫、壓縮貯氫和金屬氫化物貯氫，所需要的高壓容器和液氫貯罐里都需要有貯氫材料。貯氫材料是在一般溫和條件下，能反復可逆地(通常在一萬次以上)吸入和放出氫的材料，又稱貯氫合金或儲氫金屬化合物。這種材料在一定溫度和氫氣壓強下能迅速吸氫，適當加溫或減小氫氣壓強時又能放氫?，F有的貯氫材料基本上是易與氫起作用的某些過渡族金屬、合金或金屬間化合物。由于這些金屬材料具有特殊的晶體結構，使得氫原子容易進入其晶格的間隙中并與其形成金屬氫化物。氫與這些金屬的結合力很弱，一旦加熱或改變氫氣壓強，氫即從金屬中釋放出來。氫在金屬中的這種吸入和釋放，取決于金屬和氫的相平衡關系并受溫度、壓力和組分的制約。

實際應用中，一般是把金屬氧化物、配位氫化物或氨基化合物等貯氫材料放入帶閥門的容器內構成一個貯氫器。但由于容器內的貯氫材料流動性好，在吸放氫過程中，會在貯氫器內流動堆積，導致容器變形或破壞；配位氫化物和氨基化合物在吸放氫過程中還容易形成粉料自團聚現象，使吸放氫反應速度減慢；貯氫材料粉末的導熱性差，容易造成吸放氫速度緩慢甚至停止?，F有技術中的貯氫罐一般都是金屬罐，貯氫材料置于金屬罐中，在吸放氫的過程中，若操作不當，即貯氫罐加熱后導出熱量不當，易使貯氫罐體壓力過大，導致貯氫罐爆炸；并且因貯氫罐在加熱過程中吸入氫氣，則貯氫罐內的壓力較大，在運輸過程中不能產生碰撞，否則易導致貯氫罐爆炸,危害人們的生命和財產安全。

目前，應用較廣的是貯氫合金和復合貯氫材料，貯氫合金傳熱性能較好，不易吸脹細化，但吸放氫操作復雜，即吸放氫過程需加熱加壓，貯氫容量降低；復合貯氫材料的貯氫容量高，但吸放氫溫度高，循環穩定性差。中國發明專利CN108746655A公開了一種多元貯氫復合材料的制備方法，該方法制備的多元合金貯氫復合材料貯氫密度較高，吸放氫溫度低，但循環穩定性較差，且吸放氫過程仍需加熱。還有，利用貯氫合金和造孔劑制備的貯氫合金塊，其是一種多孔的貯氫合金，制備工序簡單，成本較低，且吸放氫操作簡單，但其貯氫容量較低，且不耐高壓，容易變形。

發明內容

本發明提供了一種多孔陶瓷復合材料，主要目的是提高多孔陶瓷的孔隙率，且孔隙分布均勻，可控制孔隙大小和形狀。本發明可用于貯存氫氣，具有貯氫容量高、吸放氫操作簡單、耐高溫高壓等特性，循環穩定性好，可重復多次使用，且制備的制品強度高、不易變形。

為了實現本發明的目的，本發明提供了一種多孔陶瓷復合材料，由以下質量份數的原料組成：二氧化硅10-15份、硅藻土50-70份、鋁粉5-10份、植物纖維素15-30份。

進一步的，所述改性纖維的平均粒徑為2-4μm。

進一步的，所述二氧化硅、鋁粉的平均粒徑均為5-8μm，