[發(fā)明專利]一種基于3D打印的MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料及其制備方法及其在船用儲(chǔ)氫的應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210620327.3
• 申請(qǐng)日: 2022-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN114852958A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭青榕;張軒;仵夢(mèng)博;廖圣平;陳浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 集美大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B3/00
• 分類號(hào): C01B3/00;B63H21/00
• 代理公司: 廈門市精誠(chéng)新創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 湯云武

1.一種基于3D打印的MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料制備方法，其特征在于：將膨脹石墨與活化炭經(jīng)均勻混合、成型、球磨和過(guò)篩，制備出粒度均勻的碳基材料混合物后，將所述碳基材料混合物加入至MOFs前驅(qū)體溶液中進(jìn)行晶化、提純，得到碳基材料@MOFs；隨后將所述碳基材料@MOFs與溶劑、聚乙烯醇均勻混合，形成打印漿料，通過(guò)3D打印所述打印漿料制備MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印的MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料制備方法，其特征在于：所述活性炭的制備包括以下步驟：

S1、將蔗糖溶解于磷酸溶液中，經(jīng)恒溫干燥得到第一固體；

S2、將所述第一固體在N₂氛、溫度中活化1.5-2h得到活化產(chǎn)物；

S3、活化產(chǎn)物用蒸餾水洗滌直至廢液的PH值為6-7時(shí)為止，之后在110-130℃的真空條件下干燥3-5h，得到活性炭粗樣；

S4、對(duì)活性炭粗樣進(jìn)行球磨、過(guò)篩，得到所述活性炭。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印的MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料制備方法，其特征在于：所述膨脹石墨通過(guò)可膨脹石墨在600-900℃下膨化25-35s制得；

優(yōu)選的，所述膨脹石墨通過(guò)可膨脹石墨在600℃下膨化30s制得；

優(yōu)選的，所述可膨脹石墨的粒度為75-85目；

更優(yōu)選的，所述可膨脹石墨的粒度為80目。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種基于3D打印的MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料制備方法，其特征在于：將所述活性炭與所述膨脹石墨按照1:(1-4)質(zhì)量比均勻混合，倒入壓片機(jī)模具成型，成型后的試樣進(jìn)行球磨和過(guò)篩，得到粒度為75-85目的碳基材料混合物；

優(yōu)選的，所述活性炭與所述膨脹石墨的質(zhì)量比為1:3；

優(yōu)選的，所述碳基材料混合物的粒度為80目。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印的MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料制備方法，其特征在于：所述MOFs前驅(qū)體溶液包括硝酸和對(duì)苯二甲酸；

優(yōu)選的，所述晶化為將碳基材料混合物和MOFs前驅(qū)體溶液充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行25-35min超聲波震蕩，后將混合液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中進(jìn)行晶化，晶化溫度為195-205℃，時(shí)間為11.5-12.5h；

更優(yōu)選的，所述晶化溫度為200℃，晶化時(shí)間為12h；

優(yōu)選的，所述提純?yōu)榇Щa(chǎn)物冷卻后進(jìn)行離心分離、水洗干燥，接著依次用60mL濃度為0.03mol/L的NH₄F水溶液和無(wú)水乙醇于60℃下間隔12h進(jìn)行兩次回流，產(chǎn)物經(jīng)充分水洗、離心后放入干燥箱于145-155℃恒溫干燥4.5-5.5h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印的MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料制備方法，其特征在于：所述溶劑為乙醇、去離子水、聚酯纖維中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印的MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料制備方法，其特征在于：所述聚乙烯醇與碳基材料混合物的質(zhì)量比為1：(2.5-3.5)；

優(yōu)選的，所述聚乙烯醇與碳基材料混合物的質(zhì)量比為1：3。

8.一種MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料，其特征在于：通過(guò)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的一種基于3D打印的MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料制備方法制得。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料，其特征在于：其中，所述碳基材料混合物的含量為0.5-1.5wt％。

10.權(quán)利要求8或9任一項(xiàng)所述的MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料在船用儲(chǔ)氫的應(yīng)用，其特征在于：包括根據(jù)所述MOFs復(fù)合儲(chǔ)氫材料設(shè)計(jì)儲(chǔ)氫系統(tǒng)、進(jìn)行儲(chǔ)氫系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與數(shù)值模擬、進(jìn)行復(fù)合材料儲(chǔ)氫系統(tǒng)的船舶燃料電池推進(jìn)系統(tǒng)測(cè)試，最后形成確定于船舶動(dòng)力系統(tǒng)的儲(chǔ)氫技術(shù)及其存儲(chǔ)系統(tǒng)方案。