[發明專利]一種金屬有機框架摻雜鎂基氫化物的制備方法

在審

• 申請號: 202110058713.3
• 申請日: 2021-01-16
• 公開（公告）號: CN112850640A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 王一菁;邵化旭;黃一可;郭慧男
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C01B3/00
• 分類號: C01B3/00
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 侯力

本發明公開了一種金屬有機框架摻雜鎂基氫化物的制備方法，屬于儲氫材料技術領域。本發明通過溶劑熱法，輔以干燥，材料復合過程，將處理后的金屬有機框架與儲氫材料復合。與現有技術相比，本發明解決了以往制備催化劑材料耗時耗能，質量損失大，原料成本高等問題，且金屬有機框架材料合成方法適用范圍廣泛，可擴展至其它過渡金屬元素、配體及溶劑。另外金屬有機框架材料直接與鎂基氫化物復合，可適用于大批量生產，能明顯改善氫化鎂儲氫材料的熱力學、動力學性能，具有很高的實用價值和應用前景。

技術領域

本發明屬于儲氫材料技術領域，具體涉及一種金屬有機框架摻雜鎂基氫化物的制備方法。

背景技術

當下，能源和環境問題日益突出，氫能由于無污染，資源豐富，分布較廣，可循環利用，燃燒熱值較高等優點，受到人們的廣泛關注。但是，氫氣在常溫常壓條件下是一種氣體，且易燃易爆，因此解決氫能安全儲存問題是當務之急。近年來，固態儲氫是該領域的研究熱點。以氫化鎂為代表的鎂基儲氫材料，具有易于儲存、理論儲氫容量高、資源儲量豐富、價格低廉等優點。然而鎂基儲氫材料具有操作溫度高，放氫速度慢的缺點限制了其實際應用。

將儲氫材料進行摻雜催化，可以有效降低吸放氫溫度，提高吸放氫速率。目前催化劑材料以金屬有機框架系列研究較多，通常采用犧牲模板法將金屬有機框架制備碳負載的金屬催化劑，但是該過程需要較高反應溫度，耗能較高，生產存在一定的安全隱患；且配體的失去造成質量損失較大，提高了生產成本；另外易造成金屬原子聚集成較大的金屬納米顆粒，降低了金屬元素的利用率。因此，研究開發一種相比之下條件較為溫和、耗能低；損失小、成本低廉；可大批量生產，能明顯提高儲氫材料性能的催化劑具有很大的意義。

發明內容

本發明目的在于針對上述存在問題，提供一種簡單干燥處理金屬有機框架的方法，利用復合方法將其負載在儲氫材料上，可以穩定儲氫材料形貌，控制材料粒徑尺寸分布。且該方法制備的材料可以改善氫化鎂儲氫材料的熱力學、動力學性能。

本發明技術方案：

一種金屬有機框架摻雜鎂基氫化物的制備方法，本發明通過溶劑熱法，輔以干燥，材料復合過程，將處理后的金屬有機框架與儲氫材料復合。其具體步驟如下：

1)將過渡金屬-有機配體溶解分散于有機溶劑中，攪拌均勻；

2)將溶液加入到耐壓容器中，置于烘箱中升溫加熱140-150℃，保持10-12h；

3)以過濾或離心方法分離產物，經干燥得到金屬有機框架材料；

4)將鎂基氫化物與干燥處理后的金屬有機框架材料在手套箱內稱量、裝罐，在保護氣氛下將材料進行復合，得到金屬有機框架摻雜的鎂基氫化物。

所述過渡金屬為第三周期中副族元素的一種；配體為均苯三甲酸、2-甲基咪唑或4,4'-聯苯二甲酸有機配體中的一種；所述有機溶劑包括甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇及其混合物，過渡金屬與配體的摩爾比例為1：1，溶液濃度為0.33mol/L-1.0mol/L。

所述干燥方法為冷凍干燥、熱處理干燥或其他常規干燥方法。

所述材料熱處理干燥溫度為200-350℃。

所述材料復合方法為行星式球磨、等離子體輔助球磨、磁力機械攪拌或有機溶劑中超聲復合。

本發明的優點和有益效果：

本發明解決了以往制備催化劑材料耗時耗能，質量損失大，原料成本高等問題。金屬有機框架材料合成方法適用范圍廣，可擴展至其它過渡金屬元素，多種配體及溶劑。另外催化劑材料直接與鎂基氫化物復合，可適用于大批量生產，能明顯改善氫化鎂儲氫材料的熱力學、動力學性能，具有很高的實用價值和應用前景。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的鎳-均苯三甲酸催化劑的微觀形貌圖。