本发明专利技术提供一种铁氧体催化剂改性的NaAlH4储氢材料，储氢材料选择纯度≥90％的轻质氢化物NaAlH4，催化剂选用纳米级的镍铁氧体、锰铁氧体、钴铁氧体、锰锌铁氧体、镍钴铁氧体中的一种或几种，催化剂比例为1-10mol％。催化剂与NaAlH4混合物经过高能球磨处理得到改性储氢材料，球磨采用PV内衬的球磨罐，氧化锆磨球，球料比为15:1，球磨过程中以纯度≥99.5％氩气作为保护气体。每球磨10min，暂停5min，球磨30-300min即可得到所需的高性能储氢材料。本发明专利技术提供的铁氧体催化剂改性的NaAlH4储氢材料，其热力学、动力学性能和可逆性都得到明显的改善。
【技术实现步骤摘要】
铁氧体催化剂改性的NaA I匕储氢材料
本专利技术涉及一种储氢材料及其制备方法，具体讲涉及一种铁氧体催化剂改性的储氢材料。
技术介绍
储氢材料作为一种能源功能材料，在氢能利用中起着非常重要的作用。高容量储氢材料是氢燃料电池汽车应用的关键材料之一。高容量的储氢材料体系有三大类:镁基储氢材料、碳纳米管和配位氢化物储氢材料，其中配位氢化物由于具有较高的储氢量，而受到广大研宄者的关注。众多配位氢化物储氢材料中，NaAlH4是最接近实际应用的材料之一，首先NaAlHd^大规模生产完全可行，其次NaAlH 4在储氢罐中的应用已得到较为系统的研宄。但由于NaAlH4在分解和再加氢过程中伴随着晶格及化学键的破坏和重构，导致其脱加氢过程需要较大的能量，纯的NaAlH4在 220°C时才开始缓慢脱氢，并且NaAlH4存在动力学行为较慢，可逆加氢反应较差的缺点。针对上述问题，研宄者先后分别采用了催化掺杂、氢化物反应失稳、纳米化等多种方法，对其吸放氢性能进行改善，并起到了一定的作用。 掺杂催化剂使NaAlH4的动力学和热力学性能显著改善，主要是通过配位氢化物与催化剂表面相互作用形成活性中间体，从而改变反应过程的活化能，进而改善其吸放氢性能。催化作用被广泛研宄，主要包括催化剂的种类、数量、粒度、形貌、接触分散状况和掺杂过程，以及两种不同的催化剂同时掺杂时的相互作用等。研宄表明含Ti催化剂和卤化物催化剂是目前较为有效的两种催化剂，它们不仅可以提高NaAlH4的可逆吸放氢性能，而且还可以加快吸放氢动力学速度并降低反应温度，但这两类催化剂存在重量大，在球磨过程中容易与基体材料发生不良反应，从而降低放氢容量并造成循环过程衰减增加。因此，需要提供一种新型催化剂来提高储氢材料的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种催化剂改性的NaAlH4储氢材料，实现储氢材料热力学、动力学性能和可逆性的明显改善。 为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案: 本专利技术提供的储氢材料是用由高能球磨处理的由铁氧体催化剂和轻质氢化物NaAlH#ij得的，其中催化剂比例为0.5_15mol%。 本专利技术提供的所述改性NaAlH4储氢材料的第一优选技术方案中，铁氧体催化剂是纳米级的镍铁氧体、锰铁氧体、钴铁氧体、锰锌铁氧体和镍钴铁氧体中的一种或几种。 本专利技术提供的所述改性NaAlH4储氢材料的第二优选技术方案中，所用NaAlH4的纯度大于或等于90%。 本专利技术提供的所述改性NaAlH4储氢材料的第三优选技术方案中，催化剂比例为1-1Omol % ο 本专利技术提供的所述改性NaAlH4储氢材料的球磨处理，在纯度多99.5%的氩气氛下进行。 本专利技术提供的所述改性NaAlH4储氢材料的球磨处理，球磨采用PV内衬的球磨罐和氧化锆材质的磨球。 本专利技术提供的所述改性NaAlH4储氢材料的球磨处理，球料比为15:1。 本专利技术提供的所述改性NaAlHj^氢材料的球磨处理，每球磨lOmin，暂停5min，球磨时间为30_300min。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果: 本专利技术提供的铁氧体催化剂改性的NaAlH4储氢材料，其初始分解温度能降低50%以上，动力学性能得到显著提高，并且具有良好的可逆性。 恒温放氢曲线表明添加NiFe2O4可以显著改善NaAlH 4的放氢动力学性能。 【附图说明】 : 图1是实施例1中(a)原始NaAlH4, (b)球磨后的NaAlH4,以及添加(c) Imol(d) 2mol%, (e)3mol%和(f) 5mol % NiFe2O4纳米粒子改性NaAlH 4的热分解曲线。 图2是实施例1中(a)原始NaAlH4, (b)球磨后的NaAlH4,以及添加(d)3mol %NiFe2O4纳米粒子改性NaAlH 4(以下简写为NaAlH4+3moI % NiFe2O4)的150°C恒温放氢曲线，而(c)是 NaAlH4+3mol% NiFe2O4的 120°C恒温放氢曲线。 图3是实施例1中NaAlH4+3mol % NiFe2O4前三次的吸氢曲线，分别标记为(a)第一次，(b)第二次和(c)第三次。 图4是实施例1中NaAlH4+3mol % NiFe2O4前三次的放氢曲线，分别标记为(a)第一次，(b)第二次和(c)第三次。 图5是实施例2中(a)原始NaAlH4, (b)球磨后的NaAlH4,以及添加(c)3mol%,(d) 5mol%, (e)7mol%和(f) 9mol % MnFe2O4纳米粒子改性NaAlH 4的热分解曲线。 图6是实施例2中(a)原始NaAlH4, (b)球磨后的NaAlH4,以及添加(d)7mol %MnFe2O4纳米粒子改性NaAlH 4(以下简写为NaAlH4+7moI % NiFe2O4)的150°C恒温放氢曲线，而(c)是 NaAlH4+7mol% MnFe2O4的 120°C恒温放氢曲线。 图7是实施例2中NaAlH4+7mol % MnFe2O4前三次的吸氢曲线，分别标记为(a)第一次，(b)第二次和(c)第三次。 图8是实施例2中NaAlH4+7mol % MnFe2O4前三次的放氢曲线，分别标记为(a)第一次，(b)第二次和(c)第三次。 【具体实施方式】 实施例1 选择纯度大于93%的轻质氢化物NaAlH4,催化剂选用纳米级的镍铁氧体，纯度大于或等于99.99%，粒子平均粒度20nm左右。催化剂比例为l、2、3、5mol %。采用PV内衬的球磨罐，磨球为氧化锆材质的，球料比为15:1。球磨过程中充入氩气作为保护气体。为了防止球磨过程中产生的热量过高造成氢化物在球磨过程中分解，每球磨lOmin，暂停5min。通过高能球磨30min即可得到所需的高性能储氢材料。 热分解曲线表明(如图1所示):加入NiFe2O4纳米催化剂之后，NaAlH4的放氢性能得到了明显的改善，样品的初始放氢温度有了很大幅度的下降，不仅第一和第二阶段的初始放氢温度显著下降，第三阶段的初始放氢温度也有了显著降低。如NaAlH4+3mol % NiFe2O4样品的初始放氢温度为93 °C ;纯NaAlH4样品的初始放氢温度为179 °C。 恒温放氢曲线表明(如图2所示):NaAlH4+3mol % NiFe2O4样品在150 °C时，在180min内其放氢量为4.79wt% ;然而，在相同条件下，纯NaAlH4放氢量只有0.05wt %。添加NiFe2O4可以显著改善NaAlH4的放氢动力学性能。 吸放氢曲线表明(如图3、图4所示):NaAlH4+3mol% NiFe2O4在150°C，5MPa氢气压力下，180min内前三次的吸氢量和放氢量，吸氢量从4.29wt%下降到4.20wt%，放氢量从3.90wt%下降到3.76wt% ;然而，纯似么1!14在相同条件下不能再次吸氢。 实施例2 NaAlH4纯度大于或者等于93%，催化剂选用纳米级的MnFe 204，纯度大于或者等于99.9%，平均粒度为15nm左右。把NaAlH4与不同摩尔比(3mol %，5mol %，7mol %，9mol % )的MnFe2O4纳米粒子混合，然后在高能球磨机上球磨3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改性NaAlH4储氢材料，其特征在于，该储氢材料是用球磨处理由铁氧体催化剂和轻质氢化物NaAlH4制得的，其中催化剂所占的比例为0.5‑15mol％。
【技术特征摘要】
1.一种改性NaAlH 4储氢材料，其特征在于，该储氢材料是用球磨处理由铁氧体催化剂和轻质氢化物NaAlH#ij得的，其中催化剂所占的比例为0.5-15mol%。2.根据权利要求1所述的改性NaAlH4储氢材料，其特征在于，所述的铁氧体催化剂是从纳米级的镍铁氧体、锰铁氧体、钴铁氧体、锰锌铁氧体和镍钴铁氧体组成的一组物质中选出的一种或几种物质。3.根据权利要求1所述的改性NaAlH4储氢材料，其特征在于，所用NaAlH 4的纯度大于或等于90 %。4.根据权利要求1所述的改性NaAlH^^氢材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐丽，陈新，马光，李平，盛鹏，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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