一种纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料，由LiBH4、LiNH2和纳米氢氧化镍混合机械球磨制得。其中，纳米氢氧化镍由NiCl2•6H2O与NaOH与乙二胺通过水热法合成制得。复合储氢材料的制备方法包括：步骤1.纳米氢氧化镍制备和步骤2.纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料的制备。本发明专利技术的储氢材料在纳米氢氧化镍的催化作用下，经升温脱氢实验检测，其初始脱氢温度为75℃，比原储氢材料降低了120℃；在250℃放氢结束，放氢量达到10.4%。经等温脱氢实验检测，在90℃实验时，本发明专利技术的储氢材料15min能放出3.2wt%氢气；在150℃时，本发明专利技术的储氢材料在15min能放出8.5wt%氢气。因此，本发明专利技术的复合储氢材料具有优异的储放氢性能，制得的纳米氢氧化镍催化改善复合储氢材料的放氢性能，使得其在较低温度下表现出了良好的放氢性能。

Composite hydrogen storage material and preparation method of nano nickel hydroxide doped

The invention discloses a composite hydrogen storage material of nanometer nickel hydroxide doped by LiBH4, LiNH2, and nano hybrid mechanical milling system. Among them, NiCl2 and 6H2O by nano NaOH and ethylenediamine synthesis by hydrothermal method was. Including the preparation method of compound hydrogen storage material: hydrogen storage composite nanometer nickel hydroxide preparation step 1. and step 2. nanometer nickel hydroxide doped preparation. Hydrogen storage material of the invention in the catalysis of nanometer nickel hydroxide, by heating dehydrogenation test, the initial dehydrogenation temperature of 75 degrees, 120 degrees lower than the raw material for hydrogen storage; hydrogen at 250 DEG C over, hydrogen volume reached 10.4%. After isothermal dehydrogenation test, the hydrogen storage material 15min of the present invention can emit 3.2wt% hydrogen at 90 DEG C; at 150 DEG C, the hydrogen storage material of the present invention emits 8.5wt% hydrogen at 15min. Therefore, hydrogen storage composite material of the invention has excellent hydrogen storage properties, nano catalytic system of improving hydrogen discharging performance of composite hydrogen storage materials, which at low temperature showed good hydrogen evolution properties.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料及其制备方法
本专利技术涉及新能源材料的储氢储氢材料的
，具体是一种纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料及其制备方法。
技术介绍
氢能作为一种高效、清洁、可再生的二次能源,为解决能源短缺和环境污染等全球性问题提供了有效途径和方法。但是,氢能的大规模普及应用还面临着一系列的问题,主要存在于制氢、储氢、氢的利用等环节上。而高效、安全的储氢技术的缺乏是目前面临的最严峻的挑战,是制约氢能利用的瓶颈。在目前研究的众多储氢材料中，配位金属氢化物具有最高的理论含氢量，是最具应用潜力的储氢材料之一。其中，LiBH4的理论含氢量高达18.4wt%,引起了国内外研究者的广泛关注。但LiBH4的分解焓和熵分别为74kJ/molH2和115J/(mol.K)H2，热力学稳定性高，需要在较高温度下才能开始放氢反应[P.Mauron,F.Buchter,O.Priedrichs,A.Remhof,M.Bielmann,C.N.ZwichyandA.Ziittel.StabilityandReversibilityofLiBH4.JournalofPhysicalChemistyB,2008,112,906-910.]，而且LiBH4在放氢过程中，伴随着少量B2H6的放出，不利于其实际应用。Pinkerton等人[F.E.Pinkerton,C.P.Meisner,M.S.Meyer,M.P.BaloghandM.D.Kundrat.HydrogendesorptionexceedingtenweightpercentfromthenewquaternaryhydrideLi3BN2H8.JournalofPhysicalChemistryB,2005,109:6-8.]通过将LiBH4与LiNH2按照摩尔比1:2进行复合制备出了新型Li-B-N-H体系储氢材料。当温度加热至~350℃时，该Li-B-N-H体系的放氢量约10wt%，放氢性能与LiBH4和LiNH2相比均显著提高，引起了人们的广泛关注。大量研究发现，过渡金属及其化合物的添加可显著降低LiBH4-LiNH2复合体系的放氢温度。Pinkerton等[F.E.Pinkerton,M.S.Meyer,G.P.Meisner,M.P.Balogh.ImprovedHydrogenReleasefromLiB0.33N0.67H2.67withNobleMetalAdditions.J.Phys.Chem.B,2006,110(15):7967-7974.]将附载了约50wt%、直径约2nm的Pt金属纳米颗粒的Vulcancarbon作为催化剂添加到LiBH4-LiNH2体系中。结果发现，添加5wt%催化剂时，体系的起始放氢温度从250℃低至150℃，放氢结束温度降低了90℃；在210℃以下体系的总放氢量达到了11.18wt%。随后，进一步研究发现，添加了5%NiCl2对Li-B-N-H体系有明显的改善效果，体系的起始放氢温度从250℃低至130℃，放氢结束温度降低了104℃。Graetz等人[J.Graetz,S.Chaudhuri,T.T.Salguero,J.J.Vajo,M.S.Meyer,FEPinkerton.LocalbondingandatomicenvironmentsinNi-catalyzedcomplexhydrides.Nanotechnology,2009,20:204007-(1-8).]研究了Ni催化Li-B-N-H体系的作用机理，结果表明Ni基催化剂在催化Li-B-N-H体系的放氢的过程中以类似Ni3B的结构存在，而且Ni3B表面化学吸附H2的动力学势垒较小。虽然通过添加过渡金属基催化剂的方法可显著提高Li-B-N-H体系的放氢动力学性能，但热分析测试发现，体系的放氢温度仍然较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料及其制备方法，通过先经水热法制备纳米氢氧化镍，再将制备的纳米氢氧化镍与LiBH4和LiNH2混合球磨制备纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料，解决现有技术存在的放氢温度高和放氢速率慢的问题。实现本专利技术目的的技术方案是：纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料，由LiBH4、LiNH2和纳米氢氧化镍混合机械球磨制得，所述纳米氢氧化镍由NiCl2•6H2O与NaOH与乙二胺通过水热法合成制得，所述的纳米氢氧化镍添加量占总质量的1wt%~15wt%。纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料的制备方法包括以下步骤：步骤1，纳米氢氧化镍制备，1.1)将NiCl2•6H2O与去离子水以一定比例分散混合，得到溶液a，其中，NiCl2•6H2O与去离子水的比例满足NiCl2•6H2O的物质的量（mol）与水的体积（L）的比为1:4；1.2)将NaOH与去离子水以一定比例分散混合，得到溶液b，其中，NaOH与去离子水的比例满足NaOH的物质的量（mol）与水的体积（L）满足3:4；1.3)将一定量的乙二胺加入a溶液中，磁力搅拌，得到紫色溶液，其中，乙二胺添加量与步骤1.1）中去离子水的体积比满足1:10；1.4)将溶液b逐滴加入上述紫色溶液中，磁力搅拌20~30分钟，得到混合溶液；1.5)将混合溶液置于反应釜中，在120℃~180℃条件下水热反应4~8h，得到产物；1.6)将产物用蒸馏水和酒精分别过滤，洗涤；1.7)将过滤、洗涤后的产物置于真空干燥箱中，在80℃~100℃的真空条件下，干燥4~6h，得到纳米氢氧化镍；步骤2，纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料的制备，在氩气的保护下，以LiBH4与LiNH2物质的量之比为1:2，纳米氢氧化镍的添加量占总质量的1wt%~15wt%的比例，分别称取LiBH4、LiNH2和制备的纳米氢氧化镍放入球磨罐，再以球料比为100:1~200:1放入磨球，密封，再将球磨罐放入球磨机，设定球磨转速为100~300rpm，球磨1~3小时，然后在氩气条件下取出球磨产物，即得到纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料。经XRD分析实验检测，本专利技术合成的纳米氢氧化镍为纯的氢氧化镍，其结晶度较高。经升温脱氢实验检测，本专利技术的储氢材料的初始脱氢温度为75℃，比原储氢材料降低了120℃；在250℃放氢结束，总放氢量达到10.4%。经等温脱氢实验检测，在90℃实验时，本专利技术的储氢材料15min能放出3.2wt%氢气；在150℃时，本专利技术储氢材料在15min能放出8.5wt%氢气。因此，本专利技术相对于现有技术，具有以下优点：：1、本专利技术具有较低的放氢温度，较快的放氢反应速率；2、本专利技术复合材料具有好的脱氢动力学性能；3、本专利技术的储氢材料成本低廉，来源广泛，合成方法、工艺简单，易于大规模生产。所以，本专利技术在氢气制备领域具有广阔的应用前景。附图说明：图1为实施例中水热法合成的纳米氢氧化镍的XRD图；图2为实施例中LiBH4-2LiNH2-xwt%纳米氢氧化镍系列储氢材料的程序升温脱氢曲线；图3为实施例中LiBH4-2LiNH2-5wt%纳米氢氧化镍系列储氢材料的恒温脱氢曲线。具体实施方式本专利技术通过实施例，结合说明书附图对本
技术实现思路
作进一步详细说明，但不是对本专利技术的限定。实施例一种纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料的制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料，其特征在于：其储氢材料由LiBH4、LiNH2和纳米氢氧化镍混合机械球磨制得。

【技术特征摘要】
1.一种纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料，其特征在于：其储氢材料由LiBH4、LiNH2和纳米氢氧化镍混合机械球磨制得。2.根据权利要求1所述的储氢材料，其特征在于：所述纳米氢氧化镍由NiCl2•6H2O与NaOH与乙二胺通过水热法合成制得。3.根据权利要求1所述的储氢材料，其特征在于：所述的纳米氢氧化镍添加量占总质量的1wt%~15wt%。4.根据权利要求1所述储氢材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，纳米氢氧化镍制备，1.1)将NiCl2•6H2O与去离子水以一定比例分散混合，得到溶液a；1.2)将NaOH与去离子水以一定比例分散混合，得到溶液b；1.3)将一定量的乙二胺加入a溶液中，磁力搅拌，得到紫色溶液；1.4)将溶液b逐滴加入上述紫色溶液中，磁力搅拌20~30分钟，得到混合溶液；1.5)将混合溶液置于反应釜中，在一定条件下水热反应，得到产物；1.6)将产物用蒸馏水和酒精分别过滤，洗涤；1.7)将过滤、洗涤后的产物置于真空干燥箱中在一定条件下干燥，得到纳米氢氧化镍；步骤2，纳米氢氧化镍掺杂的复合储氢材料的制备，在氩气的保护下，分别称取一定量的LiBH4、LiNH2和制备的纳米氢氧化镍放入球磨罐，再以一定球料比放入磨球，密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐芬，吴燚鹏，孙立贤，杨侠，罗玉梅，周密，张晨晨，陆常建，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45