本发明专利技术涉及一种以金属和金属卤化物为催化剂的新型Mg-Li-Al-Ti储氢材料及其制备方法。该储氢材料主要成分是mMgH2+Li3AlH6+x%Al/AlCl3+y%Ti/TiF3（其中x,y为该物质占总质量的质量分数，且5＜x＜20、5＜y＜15，2＜m＜5），制备方法是将MgH2与Li-Al的氢化物（Li3AlH6）、一定量的Al/AlCl3、Ti/TiF3等按一定比例装入不锈钢罐，在惰性气体条件下采用机械球磨的方式，球磨1～6个小时，即得到Mg-Li-Al-H储氢材料。本发明专利技术的Mg-Li-Al-Ti储氢材料具有以下优点：（1）通过加入x%Al/AlCl3+y%Ti/TiF3，在机械混合的条件下能原位生成Al3Ti催化剂；（2）吸放氢温度低，起始放氢温度可降为58℃，在250℃能放出5.6wt%的氢气。加热到400℃的总脱氢量能达到7.2wt%；（3）吸放氢速度较快，可逆性好，是一种性能良好的储氢材料，可用于氢气的存储和运输。（4）原料易得，成本较低廉。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储氢材料，具体是一种新型Mg-Li-Al-Ti储氢材料及其制备方法。
技术介绍
随着石油的有限消耗以及环境污染带来的一系列问题，寻找一种清洁绿色能源成为了备受关注的问题，氢能作为清洁的二次能源而备受关注。制氢、储氢和氢的运输是制约氢能发展的主要问题，储氢技术是氢能利用走向实用化和规模化的关键，特别是储氢材料的研究开发是储氢技术发展的重要环节。镁基储氢材料由于储氢量大、成本低、资源丰富等优点，被认为是最有发展前景的储氢材料之一，但是过高的放氢温度（>350℃）和缓慢的吸放氢动力学成为制约其走向实际应用的最大障碍，而添加剂被认为是一种有效改善镁的储氢性能的途径。在中国申请专利2010100608075.x（北京有色金属研究总院，米菁等）将Bi，Sb，In，Ge，Sn等过渡金属按总质量的比x = 3wt%～30wt%加入Li-Mg体系中进行机械球磨，催化MgH2的吸放氢性能，在180℃第一次能脱氢3.5wt%，但是吸氢动力学并不理想。另外，中国专利201120338160.3（南开大学，王一菁，袁华堂等）将过渡金属硼化物按一定重量百分比加入MgH2粉均匀混合后，进行机械球磨改性，在300℃第一次脱氢5.5wt%，完全脱氢时间需要1000s。专利号为201310259727.7的专利申请者将含铁硫化物添加到MgH2在氩气氛中进行粉磨，在350℃仅能脱氢4wt%。文献（I.E. Malka, M. Pisarek, T.Czujko, J.Bystrzycki. International Journal of Hydrogen Energy. 36 (2011) 12909-12917 ）则提出了在MgH2 中添加一系列过渡金属卤化物，通过球磨所得到的合金吸放氢速率有了提高，但是脱氢温度改善的不明显。文献（I.E，Rohit R. Shahi, Anand P. Tiwari, M.A. Shaz, O.N. Srivastava. International Journal of Hydrogen Energy. 38 (2013) 2778 -2784）通过在MgH2中添加Ti、Fe、Ni等合金改善脱氢温度，将起始脱氢温度降低到280℃，加热到420℃总脱氢量为5.2wt%。文献（I.E, Hayao Imamura, Yoshiyuki Hashimoto, Takanori Aoki, Tomoki Ushijima and Yoshihisa Sakata. Materials Transactions, 55 (2014) 572 - 576）向MgH2中添加Al，并进行纳米化处理，初始脱氢温度降低到473K，但是吸氢动力学性能并没有得到很大的改善。添加这些过渡金属或金属卤化物作为催化剂能有效的改善放氢性能和放氢温度。但是，储氢材料的循环动力学性能和脱氢温度较高仍然没有得到很大的改善，吸氢条件要求高，吸氢量少、时间长仍然是待解决的一大问题。另外，催化剂的催化性能不稳定对脱氢温度的影响也很大。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种新型Mg-Li-Al-Ti储氢材料及其制备方法，该方法原位生成催化剂Al3Ti，高效催化MgH2储氢材料进行可逆放氢的制备方法。所专利技术的储氢材料的组成为： MgH2、Li3AlH6、Al/AlCl3和Ti/TiF3。该材料能够在较温和的条件下吸放氢（250℃，3Mpa吸氢；0.1Mpa放氢），可逆储氢量达3.5wt%。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种新型Mg-Li-Al-Ti储氢材料，其组成通式为： mMgH2 + Li3AlH6 + x% Al/AlCl3 + y% Ti/TiF3，2 < m < 5，5 < x < 20，5 < y < 15且10 < x + y < 20；一种新型Mg-Li-Al-Ti储氢材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将LiH和LiAlH4按1～3：1的摩尔比放入球磨罐，在惰性气体的保护下进行机械混合，球磨时间为5～10个小时，转速为150～300rpm，球料比为200:1，制得Li3AlH6；（2）将MgH2与Li3AlH6以摩尔比为（2～5）：1的比例放入球磨罐，再将x% Al/AlCl3+ y% Ti/TiF3 (5 < x < 20、5 < y < 15)的混合物放入球磨罐中，球料比为100～300：1，在惰性气体的保护下球磨1～6 h，转速为50～300 rpm。本专利技术采用球磨法制备的一种新型Mg-Li-Al-Ti储氢材料，不仅保持了MgH2的高容量储氢性能，而且原位生成的催化剂能明显改善MgH2储氢材料的动力学性能，同时明显降低了其可逆吸氢条件。本专利技术所述的材料对于氢的高效、安全储运，特别是MgH2储氢材料在实际化应用具有重要的意义。附图说明图1、2、3是 mMgH2+Li3AlH6 +x%Al/AlCl3+y%Ti/TiF3材料的程序升温脱氢曲线（实验仪器：法国Setaram仪器公司的TG-DSC同步热分析仪）；图4是球磨后的XRD曲线（实验仪器：荷兰帕纳科公司生产的X’Pert MPD PRO衍射仪，Co钯）；图5是mMgH2+Li3AlH6+x%Al/AlCl3+y%Ti/TiF3、mMgH2+Li3AlH6体系的动力学性能曲线（实验仪器：法国Setaram仪器公司的PCTpro仪器上进行）。具体实施方式实施例1：一种新型Mg-Li-Al-Ti储氢材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1，取0.8855g LiH和2.1149gLiAlH4，放入放有24颗钢球的球磨罐中，利用机械球磨法混合均匀，在惰性气体条件下，转速为270rpm，球磨时间为8h。球磨结束后在手套箱内取出，得到Li3AlH6；步骤2，按表1中的各组成取样，分别放入装有24颗钢球的球磨罐中，利用机械球磨法均匀混合，在惰性气体条件下，转速为270rpm，球磨时间2h，即得样品a（66.2wt.% MgH2-33.8wt.% Li3AlH6）、b（58.8 wt.% MgH2-27.2 wt.% Li3AlH6-8 wt.% AlCl3-6 wt.% Ti）和c（53 wt.% MgH2-27 wt.% Li3AlH6- 14 wt.% AlCl3-6 wt.% Ti）。表1 三种样品的组成产品测试：将a、b、c三种样品分别进行程序控温脱氢实验，升温速率为10℃/min，载气为Ar。从脱氢曲线可以看出（见图1），未掺杂AlCl3和Ti的样品a，其起始脱氢温度为175℃，而加热到400℃时总脱氢量为5.5wt.%；当添加AlCl3和Ti后，体系的起始脱氢温度降低到100℃（见样品b和c）。而对400℃时体系总脱氢量而言，Ti量不变，其随着AlCl3量从8wt.%增加至14wt.%时，其总脱氢量先减少到5.2wt.%，而后增加至6.5wt.%。实施例2按样品c本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型Mg‑Li‑Al‑Ti储氢材料，其特征在于：其组成通式为： mMgH2 + Li3AlH6 + x% Al/AlCl3 + y%Ti/TiF3；其中5 < x < 20、5 < y < 15、2 < m < 5。
【技术特征摘要】
1.一种新型Mg-Li-Al-Ti储氢材料，其特征在于：其组成通式为： mMgH2 + Li3AlH6 + x% Al/AlCl3 + y%Ti/TiF3；其中5 < x < 20、5 < y < 15、2 < m < 5。
2. 一种新型Mg-Li-Al-Ti储氢材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将LiH和LiAlH4按1～3：1的摩尔比放入球磨罐，在惰性气体的保护下进行机械混合，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐芬，于芳，孙立贤，张祥飞，李志宝，张焕芝，
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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