绣球花型NiO@NiMoO4复合材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开一种绣球花型NiO@NiMoO4复合材料及其制备和应用，属于储氢材料技术领域，本申请综合利用水热法、煅烧法和球磨技术完成复合材料的制备，所得材料微观表现为绣球花型的球状形貌，粒径为2

【技术实现步骤摘要】
绣球花型NiO@NiMoO4复合材料及其制备和应用


[0001]本专利技术属于储氢材料
，具体涉及一种绣球花型NiO@NiMoO4复合材料及其制备方法和其在储氢材料中的应用。

技术介绍

[0002]在倡导绿色、低碳、环保的时代背景之下，氢能源作为绿色环保的清洁能源，势必会成为未来的主流能源之一。近年来，随着新能源汽车行业的快速发展，能源市场对于氢能的需求也在快速增长，因而在未来很长一段时间内，储氢材料的发展与应用对环保及能源开发必然都有重大意义。
[0003]氢是可以通过物理或化学吸收储存在固体材料中的二次能源，与传统的高压气体储存和低温液体储存方式相比，气固储氢的方式具有致密性高、存储安全的特性。但是固体储氢材料在大规模应用中主要表现出以下几点问题：1、如何提高材料的储氢量；2、如何降低材料成本，减少贵金属的使用。目前常见的储氢材料主要有金属、非金属储氢材料，其中，镁基储氢材料是非常有潜力的一种。在众多镁基储氢材料中，MgH2因具有较高的储氢能力(7.6wt％)、可逆的吸氢和解吸氢性能，被认为是理想的固态储氢材料之一，在能源转换、燃料电池和蓄热应用方面均具有广阔的前景。但镁基材料在实际应用时也存在明显的缺陷，主要表现在镁基材料的放氢动力学性能差，需要在350℃左右的高温下才能有效吸放氢，且MgH2的热力学性质过于稳定，这也造成了MgH2脱氢温度过高的问题，这些都阻碍了此类材料在储氢领域的大规模应用。
[0004]基于MgH2本身存在的问题，探求出有效的改善镁基储氢材料性能的方法势在必行，目前已知的手段主要有三种：一是对MgH2微观结构进行调制；二是通过添加过渡金属、金属氧化物以及盐类金属物质作为催化剂来提升储氢性能；三是对材料进行表面改性。其中，掺杂催化剂被认为是改善MgH2动力学性能的最为简单有效的策略，该方法可以解决MgH2脱氢温度高、吸附动力学慢的问题，但是在降低MgH2的热力学稳定性方面，在很长一段时间内都没有重大进展，这是导致其放氢温度高的本质原因。
[0005]Tianping Huang等人(Tianping Huang,Xu Huang,Chuanzhu Hu.et.Enhancing hydrogen storage properties of MgH2 through addition of Ni/CoMoO4 nanorods,Journal Pre
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proof,S2468
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6069(20)30232
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X)曾提出一种利用Ni/CoMoO4纳米棒提高MgH2的储氢性能的方案，具体是将制备完成的一维NiMoO4和CoMoO4纳米棒引入到MgH2中，NiMoO4和CoMoO4的加入降低了MgH2、尤其是NiMoO2的起始和峰值解吸温度，MgH2‑
10wt.％NiMoO4的峰值温度仅有257.3℃；通过掺杂NiMoO4，MgH2的脱氢活化能也降低了约40.8％；MgH2‑
NiMoO4体系表现出增强的等温氢解吸和再吸收行为，在300℃下10分钟内释放6wt.％的氢，在150℃、3.2MPa初始压力下10分钟之内吸收5.5wt.％的氢，相比于纯MgH2，MgH2‑
NiMoO4系统表现出更低的脱氢温度和更快的动力学，较之前的研究有明显的突破。
[0006]但是，申请人认为，上述方案虽能较为明显的降低MgH2的放氢温度，但是实际放氢温度仍处于一个较高的水平，这可能与其使用的掺杂催化剂NiMoO4为一维棒状结构有关，
因为催化剂形状首先会影响催化剂的密堆积结构，其次会影响原料反应所需的载体表面，一维棒状形貌的材料能提供的反应活性位点有限，在促进反应过程中电子构型和电荷迁移性质的变化方面还稍显不足，所以可能并不能为后续吸脱氢过程提供足够多的H“扩散通道”。为了进一步降低脱氢温度，提升MgH2的放氢动力学性能，有必要对催化剂的组成和形貌进行更进一步地探索，以期研究出能再度降低MgH2放氢温度的新材料，为储氢材料催化剂的研发提供新的思路和指导意见。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提出一种绣球花型NiO@NiMoO4复合材料及其制备和应用，该材料凭借独特的形貌优势为后续吸脱氢过程提供更多的氢“扩散通道”和活性“催化点位”，较现有技术而言，再一次有效降低了脱氢温度，解决了常规储氢材料脱附动力学慢的问题。
[0008]本专利技术的技术方案如下：一种绣球花型NiO@NiMoO4复合材料，该复合材料微观表现为伴随着褶皱的连续层状结构，整体呈现出绣球花型的球状形貌，微球粒径为2
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3μm。
[0009]上述绣球花型NiO@NiMoO4复合材料的制备方法如下：
[0010]1)将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中，搅拌形成混合溶液；
[0011]2)向混合溶液中加入一定量的表面修饰剂和沉淀剂，搅拌形成均质溶液；
[0012]3)将均质溶液放入反应釜中，密封后，置于真空干燥箱，进行水热反应；
[0013]4)反应结束，冷却反应釜，在室温下清理干燥沉淀物；
[0014]5)将清理干燥后的沉淀物置于管式炉中进行煅烧；
[0015]6)取出煅烧后的产物，研磨，即得最终产物NiO@NiMoO4。
[0016]进一步地，步骤1)中，镍盐和钼酸盐的摩尔比为2～3:1。
[0017]进一步地，步骤2)中，所用表面修饰剂为NH4F、NH4NO3、CHO2中的至少一种，所用沉淀剂为CO(NH2)2、HC(NH2)2、(C3H5NO)n中的至少一种。
[0018]进一步地，步骤3)中，水热反应的温度为130～135℃，保温时间为12～13h。
[0019]进一步地，步骤5)中，煅烧温度为500～600℃，煅烧时间为3～4h。
[0020]上述绣球花型NiO@NiMoO4复合材料可应用在储氢领域，该复合材料作为储氢材料催化剂与MgH2按一定比例复配后，在惰性气氛下装入球磨罐进行混合球磨即得到复合储氢材料。
[0021]进一步地，配置的复合储氢材料中，NiO@NiMoO4与MgH2的质量比为1:9，该复合储氢材料在190℃开始放氢，在300℃下、4.5min内能释放6.44wt％的H2，达到理论析氢量的99.4％。
[0022]进一步地，惰性气氛是指压力为7～7.5Mpa的高纯氩气气氛，球磨机公转速度为400～450r/min，球磨时间为2～3h。
[0023]进一步地，进行球磨时的球料比为40:1，所用球磨工具为碳化钨硬质合金钢球。
[0024]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：
[0025]1、本申请制备的NiO@NiMoO4复合材料整体呈现出类似于绣球花型的球状结构，具体表现为伴随着明显褶皱的连续层状结构，微球粒径大约在2
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3μm，相较于传统一维结构的催化剂材料而言，该结构的复合材料作为储氢材料的催化剂，可以提供更多的反应活性点<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绣球花型NiO@NiMoO4复合材料，其特征在于，该复合材料微观表现为伴随着褶皱的连续层状结构，整体呈现出绣球花型的球状形貌，微球粒径为2
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3μm。2.如权利要求1所述的绣球花型NiO@NiMoO4复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中，搅拌形成混合溶液；2)向混合溶液中加入一定量的表面修饰剂和沉淀剂，搅拌形成均质溶液；3)将均质溶液放入反应釜中，密封后，置于真空干燥箱，进行水热反应；4)反应结束，冷却反应釜，在室温下清理干燥沉淀物；5)将清理干燥后的沉淀物置于管式炉中进行煅烧；6)取出煅烧后的产物，研磨，即得最终产物NiO@NiMoO4。3.如权利要求2所述的绣球花型NiO@NiMoO4复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，镍盐和钼酸盐的摩尔比为2～3:1。4.如权利要求2所述的绣球花型NiO@NiMoO4复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所用表面修饰剂为NH4F、NH4NO3、CHO2中的至少一种，所用沉淀剂为CO(NH2)2、HC(NH2)2、(C3H5NO)n中的至少一种。5.如权利要求2所述的绣球花型NiO@NiMoO4复合材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兴林，卢小辉，张嘉祺，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：