一种改进的镁‑镍‑镧系贮氢电极合金的石墨烯改性方法技术

本发明专利技术涉及一种Mg‑Ni‑La系贮氢电极合金的表面改性方法，属于金属功能材料技术领域。该方法主要包括以下步骤：以下步骤：将镁‑镍‑镧系，即Mg‑Ni‑La系非晶合金，银/石墨烯纳米复合膜，四氢呋喃和环己烷混合，以对镁‑镍‑镧系贮氢电极合金的表面改性处理，其中合金为0.8‑1.5克，优选1克；银/石墨烯纳米复合膜为0.3‑0.7克，优选0.5克；四氢呋喃为1‑1.5ml，并且环己烷为1‑2ml。经过本发明专利技术方法处理的Mg‑Ni‑La系贮氢电极合金具有电化学容量高，放电稳定性好等特点。

Graphene modified magnesium lanthanum nickel hydrogen storage electrode alloy modification method

The present invention relates to a surface Mg Ni La hydrogen storage alloy electrode modification method, which belongs to the technical field of metallic functional materials. The method includes the following steps: the following steps: magnesium nickel lanthanide, namely Mg Ni La amorphous alloy, Ag / graphene nano composite film, tetrahydrofuran and cyclohexane mixture, on the surface of magnesium lanthanum nickel hydrogen storage electrode alloy modification, the alloy is 0.8 1.5 grams, preferably 1 grams; silver / graphene nano composite film was 0.3 0.7 grams, preferably 0.5 grams; tetrahydrofuran as 1 1.5ml, and 1 2ml cyclohexane. After Mg Ni La hydrogen storage electrode alloy processing method of the invention has high electrochemical capacity, good stability and discharge characteristics.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种Mg-Ni-La系贮氢电极合金的表面改性方法，属于金属功能材料

技术介绍
面对日益紧迫的新能源开发和环境保护，镁基电极合金是最具有发展潜力的轻量绿色能源材料之一。镁基储氢合金理论储氢容量高达7.6％，电化学容量达1000mAhg-1，拥有储氢量大、密度低、含量丰富和价格低廉等优点。近20年来，尽管镁基贮氢合金作为电极材料得到了广泛深入的研究和极其迅速的发展，但其苛刻的吸放氢条件(吸放氢温度高、动力学性能差)和电极寿命短(耐腐蚀性能低等)等缺点阻碍了它的实际应用。众多研究表明，镁基合金循环寿命的衰退主要归结于以下2个方面的原因：(1)镁基储氢合金的循环容量衰退与其在碱液中的腐蚀有着紧密的联系,尤其是作为吸氢元素的Mg的腐蚀和作为提高电催化活性元素的Ni的腐蚀是导致容量不断损失的主要原因；(2)合金吸放氢导致的晶胞体积膨胀/收缩引起的合金颗粒粉化。为此,人们通过各种方法对以上缺点进行克服，主要包括：添加/取代合金元素、控制粒径大小、退火处理、表面处理、使用缓蚀剂以及控制电荷输入等。这些方法在不同程度上有效的提高了合金的耐腐蚀性能和释放氢温度。近十年来，对电极合金进行表面修饰改性以提高其耐腐蚀性能、改善其循环稳定性的研究成为热点。IwakuraC等(IwakuraC,InoueH,NoharaS,etal.EffectsofsurfaceandbulkmodificationsonelectrochemicalandphysicochemicalcharacteristicsofMgNialloys[J].JournalofAlloysandCompounds,2002,330-332:636-639)研究发现，利用石墨对MgNi合金进行表面修饰，可以有效提高其放电容量和循环寿命，GuoZP等(GuoZP,HuangZG,KonstantinovK,etal.ElectrochemicalhydrogenstoragepropertiesofnonstoichiometricamorphousMgNi1+x-carboncomposites(x＝0.05-0.3)[J].InternationalJournalofHydrogenEnergy,2006,31(14):2032-2039)采用石墨、碳纳米管、炭黑对非晶MgNi合金进行表面修饰，发现石墨是其中较好的一种修饰材料，经其修饰后电极的性能提升最大。银是一种化学性质稳定，且导电性能良好的金属。PozzoM等(M.Pozzo,D.Alfe,Hydrogendissociationanddiffusionontransitionmetal(＝Ti,Zr,V,Fe,Ru,Co,Rh,Ni,Pd,Cu,Ag)-dopedMg(0001)surfaces,Int.J.HydrogenEnergy4(2009)1922-1930.)计算表明合金表面的Ag有利于贮氢合金吸氢，Ag与H几乎不会成键，氢原子在Ag表面扩散十分方便。同时QianL等(L.Qian,L.Qin,J.Lijun,PropertiesofhydrogenstoragealloyMg2-xAgxNi(x＝0.05,0.1,0.5)byhydridingcombustionsynthesis,J.AlloysCompd.359(2003)128-132)利用氢化燃烧法制备了Mg2-xAgxNi(x＝0.05,0.1,0.5)合金，发现Ag能够提高合金的吸释氢动力学性能。因此Ag是另一种较为理想的表面修饰材料。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题现有技术的镁-镍-镧系(Mg-Ni-La系)非晶电极合金存在放电容量低，循环稳定性不足的技术问题。解决技术问题的技术手段本专利技术的目的是提供一种Mg-Ni-La系贮氢电极合金的表面改性方法。本专利技术是通过以下技术手段来实现：一种Mg-Ni-La系贮氢电极合金的表面改性方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：(1)将Mg-Ni-La合金按照化学计量比配料，然后在真空悬浮熔炼炉中熔炼均匀；(2)将熔炼均匀的合金置于多功能非晶合成设备中，采用熔体快淬法(淬速为30m/s)制备Mg-Ni-La非晶电极合金；(3)将氧化石墨在水中超声分散1小时，加入硝酸银固体(氧化石墨与硝酸银固体质量比为1：0.1)，继续超声30分钟，升温至80～90℃，加入乙二醇(乙二醇与氧化石墨的数量比为1ml：10mg)回流反应2小时，过滤，洗涤，干燥，研磨，得到Ag/石墨烯纳米复合膜(纳米银粒子均匀分散于石墨烯中，纳米银粒子的粒径10～20纳米，石墨烯厚度为0.8～1纳米)；(4)将Mg-Ni-La非晶合金、Ag/石墨烯纳米复合膜、四氢呋喃(THF)和环己烷(CH)按一定量比(合金：1克，Ag/石墨烯纳米复合膜：0.5克，THF：1～1.5毫升，CH：1～2毫升)混合放置在高能球磨仪中，在真空条件、室温下球磨60分钟，合金取出后即可实现对Mg-Ni-La系贮氢电极合金的表面改性处理。本专利技术实现的技术效果采用本专利技术表面改性的Mg-Ni-La非晶电极合金放电容量有了极大提高，同时循环稳定性得到了明显改善。本专利技术所涉及的一种Mg-Ni-La系贮氢电极合金的表面改性方法，将为改善其他贮氢电极合金的综合性能提供参考依据。本专利技术提供了以下内容：1.一种镁-镍-镧系贮氢电极合金的表面改性方法，所述方法包括以下步骤：将镁-镍-镧系，即Mg-Ni-La系非晶合金，银/石墨烯纳米复合膜，四氢呋喃和环己烷混合，以对镁-镍-镧系贮氢电极合金的表面改性处理，其中合金为0.8-1.5克，优选1克；银/石墨烯纳米复合膜为0.3-0.7克，优选0.5克；四氢呋喃为1-1.5ml，并且环己烷为1-2ml。2.根据项1所述的方法，其中如下获得所述镁-镍-镧系非晶合金：按照所述合金的化学计量比配料，优选按照合金Mg60-70Ni25-30La5-10或(Mg60-70Ni25-30)90-100La2-10，更优选按照合金Mg65Ni27La8或(Mg65Ni27)95La5的化学计量比配料，然后在真空悬浮熔炼炉中熔炼均匀；将熔炼均匀的合金置于多功能非晶合成设备中，采用熔体快淬法制备Mg-Ni-La非晶电极合金，淬速为25-35m/s，优选30m/s。3.根据项1或2所述的方法，其中将氧化石墨在水中超声分散45分钟-1.5小时，优选1小时，加入硝酸银固体，氧化石墨与硝酸银固体质量比为1:0.05-1:0.15，优选1:0.1，继续超声处理15-60分钟，优选30分钟，升温至80-90℃，加入乙二醇，乙二醇与氧化石墨的数量比为1ml:5-15mg，优选1ml:10mg，回流反应1.5-3小时，优选2小时，过滤，洗涤，干燥，研磨，得到银/石墨烯纳米复合膜，其中纳米银粒子均匀分散于石墨烯中，纳米银粒子的粒径10-20纳米，石墨烯厚度为0.8-1纳米。4.根据项1至3中任一项所述的方法，其中将Mg-Ni-La非晶合金、银/石墨烯纳米复合膜、四氢呋喃和环己烷混合放置在高能球磨仪中，在真空条件、室温下球磨45-90分钟，优选60分钟，对Mg-Ni-La系贮氢电极合金的表面改性处理。5.根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁‑镍‑镧系贮氢电极合金的表面改性方法，所述方法包括以下步骤：将镁‑镍‑镧系，即Mg‑Ni‑La系非晶合金，银/石墨烯纳米复合膜，四氢呋喃和环己烷混合，以对镁‑镍‑镧系贮氢电极合金的表面改性处理，其中所述非晶合金为0.8‑1.5克，优选1克；银/石墨烯纳米复合膜为0.3‑0.7克，优选0.5克；四氢呋喃为1‑1.5ml，并且环己烷为1‑2ml。

【技术特征摘要】
1.一种镁-镍-镧系贮氢电极合金的表面改性方法，所述方法包括以下步骤：将镁-镍-镧系，即Mg-Ni-La系非晶合金，银/石墨烯纳米复合膜，四氢呋喃和环己烷混合，以对镁-镍-镧系贮氢电极合金的表面改性处理，其中所述非晶合金为0.8-1.5克，优选1克；银/石墨烯纳米复合膜为0.3-0.7克，优选0.5克；四氢呋喃为1-1.5ml，并且环己烷为1-2ml。2.根据权利要求1所述的方法，其中如下获得所述镁-镍-镧系非晶合金：按照所述合金的化学计量比配料，优选按照合金Mg60-70Ni25-30La5-10或(Mg60-70Ni25-30)90-100La2-10，更优选按照合金Mg65Ni27La8或(Mg65Ni27)95La5的化学计量比配料，然后在真空悬浮熔炼炉中熔炼均匀；将熔炼均匀的合金置于多功能非晶合成设备中，采用熔体快淬法制备Mg-Ni-La非晶电极合金，淬速为25-35m/s，优选30m/s。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中将氧化石墨在水中超声分散45分钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄林军，王彦欣，唐建国，王瑶，刘继宪，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37