本发明专利技术公开了一种过渡金属氟化物掺杂的复合储氢材料，该材料由LiBH4、LiNH2、MgH2和过渡金属氟化物混合机械球磨制得。其放氢的初始放氢温度为90℃~100℃，第二步放氢温度在150℃左右,主要放氢在180℃~200℃区间内完成，当加热到200℃时该复合储氢材料放出6.5 wt%~7.0 wt%氢气。其制备方法包括：1）原料的称取；2）球磨法制备复合储氢材料。本发明专利技术具有以下优点：1、具有较低的放氢温度和大量放氢温度；2、放氢量大；3、放氢过程大幅减少作为速控步骤的第二步放氢的过程的诱导期，降低第二步放氢的放氢温度，协调两步放氢过程，且放氢反应速率较快，具有好的脱氢动力学性能；4、原料成本低廉，合成方法、工艺简单。在储氢材料领域具有一定的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属氟化物掺杂的复合储氢材料的制备及其在储氢材料中的应用
本专利技术涉及新能源材料的储氢材料的
，具体是一种过渡金属氟化物掺杂的复合储氢材料的制备方法及其在储氢材料中的应用。
技术介绍
氢能由于其具有高效、清洁、可再生等特点被誉为21世纪的新能源，备受世人关注。氢能的开发和利用涉及氢气的制备、储存、运输和应用等四大关键技术,由于氢气存在易燃、易爆、易扩散，以及常温常压下的体积能量密度低等问题，氢气的储存技术已成为氢能利用走向实用化、规模化的瓶颈。因此，发展高能量密度、高效率和安全的储氢技术是当今亟需解决的关键问题。在众多储氢材料中，轻质金属硼氢化物被认为是最有发展前景的储氢材料体系之一。其中，LiBH4具有18.3wt%的高储氢容量，是一种极具潜力的储氢材料。但其高的热力学稳定性和缓慢的吸放氢动力学性无法满足其实际应用的需求。近年来，不断的研究发现氨基化合物和硼氢化物的结合能有效改善其脱氢热力学和动力学性能。Pinkerton等人[F.E.Pinkerton,C.P.Meisner,M.S.Meyer,M.P.BaloghandM.D.Kundrat.HydrogendesorptionexceedingtenweightpercentfromthenewquaternaryhydrideLi3BN2H8.JournalofPhysicalChemistryB,2005,109:6-8.]按照摩尔比1:2将LiBH4与LiNH2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%。其放氢性能与LiBH4和LiNH2相比均显著提高，引起了人们的广泛关注。因其具有很高的动力学势垒，放氢温度仍然较高，且加热分解的过程中有NH3的放出。Tang等[W.S.Tang,G.T.Wu,T.Liu,A.T.S.Wee,C.K.Yong,Z.T.Xiong,A.T.S.Hor,P.Chen.Cobalt-catalyzedhydrogendesorptionfromtheLiNH2-LiBH4system.DaltonTrans.2008:2395-2399.]通过添加过渡金属作为催化剂，明显降低了Li-B-N-H体系的放氢温度。为了改善复合体系的储氢性能，Yang[J.Yang,A.Sudik,D.J.Siegel,D.Halliday,A.Drews,R.O.Carter,C.Wolverton,C.J.Lewis,J.WA.Sachtler,J.J.Low,S.A.Faheem,D.A.LeschandVOzolinS.ASelf-CatalyzingHydrogen-StorageMaterial.AngewandteChemieInternationalEdition,2008,47:882-887.]等发展了以LiBH4、LiNH2和MgH2复合的多元体系储氢体系。该体系是一个“自催化”体系，具有更优的储氢性能：其初始放氢温度为150℃左右，动力学和热力学性能也得到了一定的改善；同时NH3的释放得到了抑制。同时，改材料的循环性能亦得到了提高。但是，它还存在以下技术问题：1、初始放氢温度仍然较高，高于150℃；2、需要两步放氢，第一步放氢量少，第二步放氢温度较高，即在250℃开始放氢，在320℃度才能实现完全放氢。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种过渡金属氟化物掺杂的复合储氢材料的其制备方法及其在储氢材料中的应用。通过掺杂过渡金属氟化物，利用过渡金属离子促进反应过程中中间产物的分解，控制放氢过程，一方面降低整个放氢过程的初始放氢温度，另一方面，大幅减少作为速控步骤的第二步放氢的过程的诱导期，降低第二步放氢的放氢温度，协调两步放氢过程，最终实现大量的放氢过程发生在200℃以下，实现储氢材料在200℃放出7.0wt%的氢气。实现本专利技术目的的具体技术方案是：过渡金属氟化物掺杂的复合储氢材料，其由LiBH4、LiNH2、MgH2和过渡金属氟化物混合机械球磨制得，所述过渡金属氟化物为氟化镍或氟化钴，该复合储氢材料两步放氢，初始放氢温度为90℃~100℃，第二步放氢温度在150℃左右，主要放氢在180℃~200℃范围内完成。加热至200℃时该复合储氢材料放出6.5wt%~7.0wt%的氢气。过渡金属氟化物掺杂的复合储氢材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1）原料的称取，按LiBH4、LiNH2、MgH2和过渡金属氟化物的质量之比为1：2：（0~2）：（0~0.1），称取LiBH4、LiNH2、MgH2和过渡金属氟化物，、混合；步骤2）球磨法制备复合储氢材料。按球料比为（100~200）:1，将磨球与步骤1）称好的原料放入球磨罐、密封；然后将球磨罐放入球磨机，设定球磨时间为1~3h，球磨的转速为100~300r/min，进行球磨，得到过渡金属氟化物掺杂的复合储氢材料。所述全部制备步骤均在惰性气体条件下进行。经升温脱氢实验检测，本专利技术的复合储氢材料的初始脱氢温度为90℃，比LiBH4-2LiNH2-MgH2储氢材料降低了60℃；且放氢速率明显加快，200℃时LiBH4-2LiNH2-MgH2-0.05NiF2储氢材料和LiBH4-2LiNH2-MgH2-0.05CoF2储氢材料分别能放6.8wt%和7.0wt%的氢气，而LiBH4-2LiNH2-MgH2储氢材料仅有3.3wt%的氢气放出；在300℃总放氢量达到8.3wt%和8.5wt%。经等温脱氢实验检测，在200℃时，本专利技术中LiBH4-2LiNH2-MgH2-0.05NiF2储氢材料和LiBH4-2LiNH2-MgH2-0.05CoF2储氢材料在20min分别能放出6.8wt%和7.0wt%的氢气，而LiBH4-2LiNH2-MgH2储氢材料仅能放出3.3wt%的氢气。因此，本专利技术相对于现有技术，具有以下优点：1、本专利技术的复合储氢材料具有较低的放氢温度，在90-100℃开始放氢；2、本专利技术复合复合材料大幅减少作为速控步骤的第二步放氢的过程的诱导期，降低第二步放氢的放氢温度，即由原来的250℃左右降低至150℃左右开始放氢；3、本专利技术复合储氢材料加热至200℃时大量放氢完成，放氢量能达到7.0wt%左右，具有好的脱氢动力学性能；4、本专利技术的复合储氢材料成本低廉，来源广泛，合成方法、工艺简单，易于大规模生产。所以，本专利技术在储氢材料中具有一定的应用前景。附图说明：图1为实施例1和2制备的LiBH4-2LiNH2-MgH2-0.05NiF2储氢材料和LiBH4-2LiNH2-MgH2-0.05CoF2储氢材料的程序升温脱氢曲线；图2为实施例1和2制备的LiBH4-2LiNH2-MgH2-0.05NiF2储氢材料和LiBH4-2LiNH2-MgH2-0.05CoF2储氢材料的在200℃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
作进一步说明，但不是对本专利技术的限定。实施例1一种过渡金属氟化物掺杂的复合储氢材料，LiBH4-2LiNH2-MgH2-0.05NiF2储氢材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1）原料的称取：在氩气的保护下，称取0.088gLiBH4、0.1856本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种过渡金属氟化物掺杂的复合储氢材料，其特征在于：该材料由LiBH4、LiNH2、MgH2和过渡金属氟化物混合机械球磨制得。
【技术特征摘要】
1.一种过渡金属氟化物掺杂的复合储氢材料，其特征在于：该材料由LiBH4、LiNH2、MgH2和过渡金属氟化物混合机械球磨制得。2.根据权利要求1所述的复合储氢材料，其特征在于：所述过渡金属氟化物为氟化镍或氟化钴。3.根据权利要求1所述的复合储氢材料，其特征在于：该复合储氢材料两步放氢，其初始放氢温度为90℃~100℃，第二步放氢温度在150℃左右，主要放氢在180℃~200℃范围内完成。4.根据权利要求1所述的复合储氢材料，其特征在于：加热至200℃时，该复合储氢材料能放出6.5wt%~7.0wt%的氢气。5.根据权利要求1所述复合储氢材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1）原料的称取，按一定物质的量之比称取LiBH4、LiNH2、MgH...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐芬，吴燚鹏，孙立贤，杨侠，于芳，褚海亮，张焕芝，向翠丽，
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
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