本发明专利技术涉及储氢材料技术领域，且公开了一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法，包括以下配方原料：Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料、2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑、对苯二胺、3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐、过硫酸铵。该一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法，Cr‑Ti‑V合金中Ti原子的半径较大，增大了Cr‑Ti‑V合金的晶格常数，促进了H原子加入到合金的晶格间隙，使Cr‑Ti‑V合金也具有一定的吸氢容量，并且Cr‑Ti‑V合金提高了镁基材料的放氢速率，改善了镁基材料吸氢和放氢过程中的循环稳定性，苯并咪唑接枝聚酰亚胺包覆镁基储氢材料，避免了镁基储氢材料与空气中的氧气直接接触而被氧化的问题，提高了储氢材料基体的化学循环稳定性和使用寿命。
A polyimide Mg based composite hydrogen storage material with oxidation resistance and its preparation
【技术实现步骤摘要】
一种抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料及其制法
本专利技术涉及储氢材料领域，具体为一种抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料及其制法。
技术介绍
随着化石燃料储量的日趋枯竭，以及化石燃料燃烧带来的环境问题日益严峻，开发绿色高效的新能源已经迫在眉睫，氢能是一种绿色高效的二次能源，具有资源丰富、燃烧效率高等优点，氢能广泛应用于氢能发电、融熔碳酸盐型燃料、磷酸盐型燃料电池等方面。目前对于氢能的开发利用主要存在氢能制取、储存、运输等问题，其中氢的储存是一个关键性问题，储氢问题涉及氢生产、运输、应用等方面，如果不能很好地解决阻碍氢能储存，则会阻碍氢能规模化的利用，目前主要的储氢方式有气态储氢、液态储氢和固态储氢，固态储存是利用固体对氢气的物理吸附或化学反应等作用，将氢储存于固体材料中，固态储存具有高效、安全等优点，因此开发高性能的储氢材料，是储氢发展和氢能利用的关键。固态储氢材料主要有合金储氢材料、有机物储氢材料以及碳质材料储氢等，镁基材料具有储氢量高、循环稳定性能好、污染较小等优点，是一种极具潜力的储氢材料，主要单质镁、镁镍合金、镁钒合金等材料，但是目前的镁基储氢材料的储氢含量不高并且放氢速率较低，并且镁基储氢材料在空气中容易被氧化，降低了镁基材料的储氢性能。（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料及其制法，解决了镁基储氢材料的储氢含量不高、放氢速率较低的问题，同时解决了镁基储氢材料在空气中容易被氧化的问题。（二）技术方案<br>为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：91-95份Mg掺杂Cr-Ti-V合金复合材料、0.6-1份2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、1-1.5份对苯二胺、3-5.5份3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、0.4-1份过硫酸铵。优选的，所述Mg掺杂Cr-Ti-V合金复合材料制备方法包括以下步骤：（1）向行星球磨机中依次加入高纯单质Cr、高纯单质Ti、高纯单质V，球磨机公转转速为40-60rpm，自转转速为600-640rpm，进行球磨，直至物料全部通过400-600目网筛，将固体混合物通过放电等离子体烧结炉中，进行反复熔炼，将固体合金通过行星球磨机球磨，直至固体全部通过300-500目网筛，将固体产物置于氮气真空干燥箱中，加热至350-380℃，在N2氛围干燥1-2h，制备得到Cr-Ti-V合金。（2）依次称取Cr-Ti-V合金和高纯单质Mg加入到行星球磨机，并通入高纯H2，球磨罐内H2压强为4-6MPa，球磨机公转转速为80-120rpm，自转转速为600-640rpm，进行氢化球磨6-8h，球磨产物即为Mg掺杂Cr-Ti-V合金复合材料。优选的，所述单质Cr、单质Ti和单质V，三者物质的量摩尔比为1-2.5:1.5-3:1，Cr-Ti-V合金化学表达式为Cr1-2.5Ti1.5-3V1。优选的，所述Cr-Ti-V合金和高纯单质Mg的质量比为1:4.5-5.5。优选的，所述抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料制备方法包括以下步骤：（1）向反应瓶中加入甲苯溶剂，并通过N2排出空气，依次加入0.6-1份2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑和1-1.5份对苯二胺，将反应瓶置于低温冷却仪中，在0-5℃下，匀速搅拌反应15-20h，再加入3-5.5份3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐和0.4-1份过硫酸铵，匀速搅拌反应5-8h，将温度升至65-75℃，匀速搅拌反应2-3h，将溶液通过减压浓缩除去溶剂，使用适量的乙醚溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到苯并咪唑接枝聚酰亚胺。（2）向反应瓶中加入适量的N,N-二甲基甲酰胺溶剂，再加入91-95份Mg掺杂Cr-Ti-V合金复合材料和上述步骤（1）制得的苯并咪唑接枝聚酰亚胺，将反应瓶置于超声处理仪中，加热至100-110℃，超声频率为22-28KHz，进行超声分散处理4-6h，将溶液倒入成膜装置中，自然流延成膜，并置于氮气真空干燥箱中，加热至80-100℃，在N2氛围充分干燥溶剂，制备得到抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料。（三）有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料及其制法，使用Cr-Ti-V合金提高了镁基材料的放氢速率，同时改善了镁基材料吸氢和放氢过程中的循环稳定性，提高了镁基储氢材料的实用性和使用寿命，Ti原子的半径较大，增大了Cr-Ti-V合金的晶格常数，促进了H原子加入到合金的晶格间隙，从而使Cr-Ti-V合金也具有一定的吸氢容量，提高了复合材料的储氢性能，并且Cr-Ti-V合金与镁吸氢产物MgH2的热稳定性能相近，通过原位氢化球磨法，使MgH2与Cr-Ti-V合金形成良好的协同效应，降低了MgH2的脱氢温度，从而提高了复合储氢材料的热力学稳定性。该一种抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料及其制法，使用苯并咪唑接枝聚酰亚胺包覆镁基储氢材料，聚酰亚胺是一种良好的气体选择性透过膜，可以使氢原子通过，阻碍氧原子通过，通过苯并咪唑接枝聚酰亚胺，苯并咪唑支链扩大了聚酰亚胺分子之间的距离，形成丰富的孔隙结构，可以更好地包覆镁基储氢材料，从而避免了镁基储氢材料与空气中的氧气直接接触，造成镁材料氧化的问题，保证了储氢材料基体的化学循环稳定性和使用寿命，并且苯并咪唑接枝聚酰亚胺分子之间，咪唑的亚氨基与聚酰亚胺中的羰基形成氢键，增强了分子间作用力，限制了聚酰亚胺分子链的运动，使聚酰亚胺变得化学惰性，从而提高了聚酰亚胺的化学稳定性和热稳定性，增加了复合储氢材料的使用寿命。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：91-95份Mg掺杂Cr-Ti-V合金复合材料、0.6-1份2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、1-1.5份对苯二胺、3-5.5份3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、0.4-1份过硫酸铵。Mg掺杂Cr-Ti-V合金复合材料制备方法包括以下步骤：（1）向行星球磨机中依次加入高纯单质Cr、高纯单质Ti、高纯单质V，三者物质的量摩尔比为1-2.5:1.5-3:1，球磨机公转转速为40-60rpm，自转转速为600-640rpm，进行球磨，直至物料全部通过400-600目网筛，将固体混合物通过放电等离子体烧结炉中，进行反复熔炼，将固体合金通过行星球磨机球磨，直至固体全部通过300-500目网筛，将固体产物置于氮气真空干燥箱中，加热至350-380℃，在N2氛围干燥1-2h，制备得到Cr-Ti-V合金。（2）依次称取Cr-Ti-V合金和高纯单质Mg加入到行星球磨机，两者质量比为1:4.5-5.5，并通入高纯H2，球磨罐内H2压强为4-6MPa，球磨机公转转速为80-120rpm，自转转速为600-640本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：91-95份Mg掺杂Cr-Ti-V合金复合材料、0.6-1份2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、1-1.5份对苯二胺、3-5.5份3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、0.4-1份过硫酸铵。/n
【技术特征摘要】
1.一种抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：91-95份Mg掺杂Cr-Ti-V合金复合材料、0.6-1份2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、1-1.5份对苯二胺、3-5.5份3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、0.4-1份过硫酸铵。
2.根据权利要求1所述的一种抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料，其特征在于：所述Mg掺杂Cr-Ti-V合金复合材料制备方法包括以下步骤：
（1）向行星球磨机中依次加入高纯单质Cr、高纯单质Ti、高纯单质V，球磨机公转转速为40-60rpm，自转转速为600-640rpm，进行球磨，直至物料全部通过400-600目网筛，将固体混合物通过放电等离子体烧结炉中，进行熔炼，将固体合金通过行星球磨机球磨，直至固体全部通过300-500目网筛，将固体产物置于氮气真空干燥箱中，加热至350-380℃，在N2氛围干燥1-2h，制备得到Cr-Ti-V合金；
（2）依次称取Cr-Ti-V合金和高纯单质Mg加入到行星球磨机，并通入高纯H2，球磨罐内H2压强为4-6MPa，球磨机公转转速为80-120rpm，自转转速为600-640rpm，进行氢化球磨6-8h，球磨产物即为Mg掺杂Cr-Ti-V合金复合材料。
3.根据权利要求2所述的Mg掺杂Cr-Ti-V合金复合材料，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：晚叶保旺，
申请(专利权)人：晚叶保旺，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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