一種高容量輕質金屬復合儲氫材料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高容量輕質金屬復合儲氫材料及制備方法，所述儲氫材料主要含有堿金屬硼氫化物或堿土金屬硼氫化物，所述堿金屬硼氫化物或堿土金屬硼氫化物至少還鍵合了一個尿素分子基團。所述方法包括：將堿金屬硼氫化物或堿土金屬硼氫化物與尿素按摩爾比10:1～1:10的比例混合，并于惰性氣氛中球磨反應，球磨反應的時間為1-10小時。本發(fā)明公開的是一種新型復合儲氫材料，能夠在100-250℃下釋放高純氫氣。
【專利說明】一種高容量輕質金屬復合儲氫材料及制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及材料領域，具體涉及一種高容量輕質金屬復合儲氫材料及制備方法?！颈尘凹夹g】
[0002]氫，由于其資源豐富、燃燒效率高、無污染等，被認為是理想的替代化石資源的二次能源，現(xiàn)已成為全球研究的重點方向。但是，實現(xiàn)“氫能經濟”的一個關鍵因素是高效、可逆的固體儲氫材料的研發(fā)，其技術指標是儲氫容量達到6wt%以上。目前各類儲氫合金中，AB5 (以LaNi5為代表) 和AB2 (以TiMn2為代表)的研發(fā)已經成熟，但其儲氫量小于2wt%限制了它們的實際應用。鎂基合金具有較大的儲氫容量(MgH2的儲氫容量達到7.6wt% )，但其苛刻的吸放氫條件(溫度在300°C以上)同樣難以滿足燃料電池的應用要求。
[0003]目前，金屬硼氫化物作為儲氫材料,其放氫溫度較高，吸放氫可逆性較差。
[0004]2005年，Pinkerton等人[I]制備出了新型儲氫材料Li3BN2H8。該材料加熱至250-350°C可釋放出高于1wt%的氫氣。
[0005]Soloveichik等人[2]制備出了絡合物Mg(BH4)2.6NH3,該絡合物起始放氫溫度降低至150°C，并在205°C達到最大放氫速率，最終可以在400°C下釋放13.6wt% H2。
[0006]參考文獻:
[0007][I]Pinkerton F E, Meisner G P, Meyer M S，Balogh M P and Kundrat M D, J.Phys.Chem.B, 2004，109:6-8.[0008][2]Soloveichik G, Her J-H, Stephens P ff, Gao Y, Rijssenbeek J, Andrus M andZhao J C, Inorg.Chem., 2008, 47:4290-4298.
【發(fā)明內容】

[0009]鑒于目前的儲氫材料其放氫溫度還是較高，本發(fā)明提供一種高容量輕質金屬復合儲氫材料及制備方法，所述材料能在100_25(TC下釋放高純氫氣，是一種新型復合儲氫材料。
[0010]—種高容量輕質金屬復合儲氫材料，所述儲氫材料主要含有堿金屬硼氫化物或堿土金屬硼氫化物，所述堿金屬硼氫化物或堿土金屬硼氫化物至少還鍵合了一個尿素分子基團。
[0011 ] 所述堿金屬硼氫化物是LiBH4或NaBH4或KBH4 ;所述堿土金屬硼氫化物是Mg (BH4) 2或 Ca(BH4)215
[0012]所述儲氫材料是LiBH4.CO (NH2) 2、Mg (BH4) 2.CO (NH2) 2、Mg (BH4) 2.2C0 (NH2) 2 或Ca (BH4) 2.4C0 (NH2) 2。
[0013]一種高容量輕質金屬復合儲氫材料的制備方法，所述方法包括:將堿金屬硼氫化物或堿土金屬硼氫化物與尿素按摩爾比10:1~1:10的比例混合，并于惰性氣氛中球磨反應，球磨反應的時間為1-10小時。【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1 是 CO(NH2)2 (圖中 a)、Ca(BH4)2.4C0 (NH2) 2(圖中 b)及 Ca(BH4)2(圖中 c)的X射線衍射圖譜。
[0015]圖2 是 Mg (BH4) 2.CO (NH2) 2 (圖中 a)及 Mg (BH4) 2.2C0 (NH2) 2 (圖中 b)的 X 射線衍射圖譜。
[0016]圖3是Ca (BH4) 2.4C0 (NH2) 2復合材料加熱分解的質譜圖。
[0017]圖4是Ca (BH4) 2.4C0 (NH2) 2復合材料的程序升溫脫氫曲線圖。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0019]實施例1:
[0020]分別稱取0.4754克硼氫化鈣和1.6299克尿素(摩爾比1:4)于不銹鋼球磨罐中，氬氣保護，在行星式球磨機上球磨混合，球磨時間為2小時，取出后得到粉末產物。產物的X射線衍射圖譜如圖1所示，從圖中可以看出，得到的Ca(BH4)2.4C0(NH2)2復合材料是一種新化合物。其程序升溫脫氫行為如圖3、圖4所示，以2V /分鐘的速度升溫至250°C并恒溫I小時可以釋放5.2wt%的氫氣，是比較有前途的儲氫材料之一。 [0021]實施例2:
[0022]分別稱取0.9800克硼氫化鎂和1.1253克尿素(摩爾比1:1)及0.6533克硼氫化鎂和1.4663克尿素(摩爾比1:2)于不銹鋼球磨罐中，氬氣保護，在行星式球磨機上球磨混合，球磨時間為2小時，取出后得到粉末產物。產物的X射線衍射圖譜如圖2所示。該復合材料在250°C下可以至少釋放6.4wt%的氫氣。
[0023]實施例3:
[0024]分別稱取0.5648克硼氫化鋰和1.5404克尿素(摩爾比1:1)于不銹鋼球磨罐中，氬氣保護，在行星式球磨機上球磨混合，球磨時間為5小時，取出后得到粉末產物。得到的化合物LiBH4.CO(NH2)2經X射線衍射圖譜分析，是一種新的復合儲氫材料。該復合材料在150°C下恒溫5小時可以釋放4.2wt%的氫氣，繼續(xù)加熱至250°C并恒溫6小時可以釋放
8.2wt%的氫氣,是比較有前途的儲氫材料之一。
[0025]實施例4:
[0026]分別稱取0.8163克硼氫化鈉和1.2889克尿素(摩爾比1:1)于不銹鋼球磨罐中，氬氣保護，在行星式球磨機上球磨混合，球磨時間為2小時，取出后得到粉末產物。得到的產物經X射線衍射圖譜分析，是一種新的復合儲氫材料。
[0027]實施例5:
[0028]分別稱取0.9972克硼氫化鉀和1.1080克尿素(摩爾比1:1)于不銹鋼球磨罐中，氬氣保護，在行星式球磨機上球磨混合，球磨時間為3小時，取出后得到粉末產物，得到的產物經X射線衍射圖譜分析，是一種新的復合儲氫材料。
[0029]實施例6:
[0030]分別稱取1.8180克硼氫化鈉和0.2870克尿素(摩爾比10:1)于不銹鋼球磨罐中，氬氣保護，在行星式球磨機上球磨混合，球磨時間為3小時，取出后得到粉末產物，得到的產物經X射線衍射圖譜分析，是一種新的復合儲氫材料。[0031]實施例7:
[0032]分別稱取0.1254克硼氫化鈉和1.9798克尿素(摩爾比1:10)于不銹鋼球磨罐中，氬氣保護，在行星式球磨機上球磨混合，球磨時間為3小時，取出后得到粉末產物，得到的產物經X射線衍 射圖譜分析，是一種新的復合儲氫材料。
【權利要求】
1.一種高容量輕質金屬復合儲氫材料，所述儲氫材料主要含有堿金屬硼氫化物或堿土金屬硼氫化物，所述堿金屬硼氫化物或堿土金屬硼氫化物至少還鍵合了一個尿素分子基團。
2.根據權利要求1所述的儲氫材料，其中所述堿金屬硼氫化物是LiBH4或NaBH4或KBH4。
3.根據權利要求1所述的儲氫材料，其中所述堿土金屬硼氫化物是Mg(BH4)2或Ca (BH4) 2。
4.根據權利要求1所述的儲氫材料，所述儲氫材料是LiBH4.CO(NH2)2,Mg (BH4) 2.CO (NH2)2, Mg (BH4) 2.2C0 (NH2) 2 或 Ca (BH4) 2.4C0 (NH2) 2。
5.一種高容量輕質金屬復合儲氫材料的制備方法，所述方法包括:將堿金屬硼氫化物或堿土金屬硼氫化物與尿素按摩爾比10:1~1:10的比例混合，并于惰性氣氛中球磨反應，球磨反應的時間為1- 10小時。
【文檔編號】C01B3/02GK104030239SQ201410230333
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權日:2014年5月28日
【發(fā)明者】褚海亮, 邱樹君, 孫立賢, 徐芬 申請人:桂林電子科技大學