一种复合吸氢材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合吸氢材料的制备方法，属于节能环保技术领域。本发明专利技术将微晶碳作为研磨介质，当镁合金与碳颗粒受到碰撞挤压时，碳颗粒就会嵌入镁合金颗粒中，使镁合金颗粒发生剥离，同时细化的碳颗粒黏附在镁铝合金颗粒表面，将合金颗粒分散开，阻碍了合金颗粒间发生碰撞而产生冷焊，球磨使镁不断露出新鲜表面，表面能要比未进行球磨的镁粉高，使其更易吸附并解离氢气分子，有效的碰撞瞬间产生较高的能量，为H原子进入镁晶格提供了所需的活化能，再负载钯元素，并与改性聚乙烯醇复合，使H2能快速地扩散到催化剂表面，转化为H自由基，在钯的协同下与炔键发生加成，从而实现有效吸氢，提高吸氢容量，改善材料的吸氢性能。

Preparation of a composite hydrogen absorbing material

The invention relates to a preparation method of a composite hydrogen absorbing material, which belongs to the technical field of energy saving and environmental protection. The invention takes microcrystalline carbon as grinding medium, when magnesium alloy and carbon particles are collided and extruded, carbon particles will be embedded in magnesium alloy particles, so that magnesium alloy particles will be peeled off, at the same time fine carbon particles adhere to the surface of magnesium aluminum alloy particles, disperse alloy particles, and prevent collision between alloy particles. Cold welding, ball milling makes magnesium continuously exposed to fresh surface, the surface energy is higher than that of non-ball milling magnesium powder, making it easier to absorb and dissociate hydrogen molecules, effective collision instantaneous high energy, for H atoms into the magnesium lattice to provide the required activation energy, and then load palladium elements, and with modified polyvinyl alcohol composite, so that H2 energy. The catalyst is rapidly diffused to the surface of the catalyst, converted to H radical, and adducted with alkyne bond under the coordination of palladium, so as to achieve effective hydrogen absorption, improve the hydrogen absorption capacity and improve the hydrogen absorption performance of the material.

【技术实现步骤摘要】
一种复合吸氢材料的制备方法
本专利技术涉及一种复合吸氢材料的制备方法，属于节能环保

技术介绍
由于煤、石油、天然气等传统化石能源的日益枯竭，以及燃烧所带来的环境污染问题，迫使人们积极寻求能够替代传统能源的新型可再生的绿色能源，例如：风能、太阳能、生物能、氢能等。其中氢能因其在宇宙中的储量及其丰富，燃烧热值高(142MJ·kg-1)，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，并且燃烧产物是水，不存在环境污染问题等明显优势，得到人们的极大关注。其中如何在较高的体积能量密度下安全、高效、廉价的输送和储存氢气成为制约其实际应用的阻碍之一。氢能的储运方式大致可以分为两类：传统储氢方式---高压气态储氢和低温液态储氢，这种存储方式在压缩氢气或者冷凝氢气时会损耗大量的能量，同时存在一定的安全问题。而另一种则是固态储氢，是通过化学反应或物理吸附的方式将氢气储存于固态材料中，其能量密度高且安全性好，被认为是最有发展前景的一种储氢方式。其中氨基化合物储氢材料由于其储氢量大且吸放氢条件温和等因素，而极有可能成为新一代实际应用的储氢材料。氢气作为一种可燃性气体，大量积聚有爆炸的危险，其同位素中的放射性核素残留在环境中将会对人体的健康造成严重危害，此外，氢气具有极强的渗透能力，能对材料造成氢损伤，导致材料结构和性能破坏。氢的来源较广，在材料的加工过程中不可避免地会带入氢。因此，密闭环境的控氢对保障材料的结构和性能的稳定具有重要意义。虽然现在研究的吸氢材料种类繁多，但是吸氢性能还有较大提升空间，因此，探索和研发新型高性能吸氢材料仍是当前的主要任务之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有吸氢材料吸氢容量低，吸氢性能差的问题，提供了一种复合吸氢材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）取镁铝合金、微晶碳、四氯钯酸钠装入球磨罐中球磨得合金碳粉末；（2）取聚乙烯醇加入N，N-二甲基甲酰胺中溶解，再加入N，N-羰基二咪唑搅拌反应3~4h，反应结束后加入炔丙胺，继续搅拌15~18h，得反应液；（3）将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀，过滤并用无水乙醇洗涤后干燥24~30h，得改性聚乙烯醇；（4）取改性聚乙烯醇、合金碳粉末装入研磨机中研磨3~5h，得复合吸氢材料。步骤（1）所述镁铝合金、微晶碳、四氯钯酸钠重量份为60~70份镁铝合金，30~40份微晶碳，12~15份四氯钯酸钠。步骤（1）所述球磨过程为在1~2MPa氢气氛围下，以200~300r/min球磨5~6h。步骤（2）所述聚乙烯醇、N，N-羰基二咪唑、炔丙胺的摩尔比为1：1：（1.0~1.2）。步骤（2）所述N，N-二甲基甲酰胺用量为聚乙烯醇质量的30~60倍。步骤（2）所述搅拌反应过程为在氮气氛围下以200~300r/min搅拌反应3~4h。步骤（4）所述改性聚乙烯醇、合金碳粉末的质量比为1：1~3：1。所述镁铝合金为含铝9%，镁91%，粒度5～10mm。所述微晶碳粒度＜0.074mm。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：本专利技术通过将微晶碳在球磨中作为研磨介质，利用微晶碳具有脆性，极易磨细，当碳颗粒小到一定粒度后，其硬度会大大提高，当镁合金与碳颗粒受到碰撞挤压时，碳颗粒就会嵌入镁合金颗粒中，使镁合金颗粒发生剥离，同时细化的碳颗粒黏附在镁铝合金颗粒表面，将合金颗粒分散开，阻碍了合金颗粒间发生碰撞而产生冷焊，球磨使镁不断露出新鲜表面，表面能要比未进行球磨的镁粉高，使其更易吸附并解离氢气分子，有效的碰撞瞬间产生较高的能量，为H原子进入镁晶格提供了所需的活化能，再负载钯元素，并与改性聚乙烯醇复合，使H2能快速地扩散到催化剂表面，转化为H自由基，在钯的协同下与炔键发生加成，从而实现有效吸氢，提高吸氢容量，改善材料的吸氢性能。具体实施方式取60~70g镁铝合金，30~40g微晶碳，12~15g四氯钯酸钠装入球磨罐中，在1~2MPa氢气氛围下，以200~300r/min球磨5~6h，球磨结束后得合金碳粉末，取20~40mmol聚乙烯醇加入其质量30~60倍的N，N-二甲基甲酰胺中，在80~90℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，再加入20~40mmol的N，N-羰基二咪唑，在氮气氛围下以200~300r/min搅拌反应3~4h，反应结束后加入20~48mmol炔丙胺，继续搅拌15~18h，得反应液，将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀至无沉淀产生，过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣2~3次后置于干燥箱，在80~90℃下干燥24~30h，得改性聚乙烯醇，取0.3~0.6g改性聚乙烯醇，0.2~0.3g合金碳粉末装入研磨机中研磨3~5h，得复合吸氢材料。取60g镁铝合金，30g微晶碳，12g四氯钯酸钠装入球磨罐中，在1MPa氢气氛围下，以200r/min球磨5h，球磨结束后得合金碳粉末，取20mmol聚乙烯醇加入其质量30倍的N，N-二甲基甲酰胺中，在80℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，再加入20mmol的N，N-羰基二咪唑，在氮气氛围下以200r/min搅拌反应3h，反应结束后加入20mmol炔丙胺，继续搅拌15h，得反应液，将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀至无沉淀产生，过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣2次后置于干燥箱，在80℃下干燥24h，得改性聚乙烯醇，取0.3g改性聚乙烯醇，0.2g合金碳粉末装入研磨机中研磨3h，得复合吸氢材料。取65g镁铝合金，35g微晶碳，14g四氯钯酸钠装入球磨罐中，在1MPa氢气氛围下，以250r/min球磨5h，球磨结束后得合金碳粉末，取30mmol聚乙烯醇加入其质量45倍的N，N-二甲基甲酰胺中，在85℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，再加入30mmol的N，N-羰基二咪唑，在氮气氛围下以250r/min搅拌反应3h，反应结束后加入34mmol炔丙胺，继续搅拌16h，得反应液，将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀至无沉淀产生，过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣2次后置于干燥箱，在85℃下干燥27h，得改性聚乙烯醇，取0.45g改性聚乙烯醇，0.25g合金碳粉末装入研磨机中研磨3~5h，得复合吸氢材料。取70g镁铝合金，40g微晶碳，15g四氯钯酸钠装入球磨罐中，在2MPa氢气氛围下，以300r/min球磨6h，球磨结束后得合金碳粉末，取40mmol聚乙烯醇加入其质量60倍的N，N-二甲基甲酰胺中，在90℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，再加入40mmol的N，N-羰基二咪唑，在氮气氛围下以300r/min搅拌反应4h，反应结束后加入48mmol炔丙胺，继续搅拌18h，得反应液，将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀至无沉淀产生，过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣3次后置于干燥箱，在90℃下干燥30h，得改性聚乙烯醇，取0.6g改性聚乙烯醇，0.3g合金碳粉末装入研磨机中研磨3~5h，得复合吸氢材料。将本专利技术制备的复合吸氢材料及山东某公司生产的吸氢材料的进行检测，具体检测结果如下表表1：检测方法：称取0.3g吸氢复合材料置于密封反应容器中，温度控制在20℃。首先利用标准缓冲罐对反应样品池、管路系统进行体积标定，然后根据实际体积和所需测试压力计算出系统中需预先注人的气体压力。将反应容器和管路等抽空后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：（1）取镁铝合金、微晶碳、四氯钯酸钠装入球磨罐中球磨得合金碳粉末；（2）取聚乙烯醇加入N，N‑二甲基甲酰胺中溶解，再加入N，N‑羰基二咪唑搅拌反应3~4h，反应结束后加入炔丙胺，继续搅拌15~18h，得反应液；（3）将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀，过滤并用无水乙醇洗涤后干燥24~30h，得改性聚乙烯醇；（4）取改性聚乙烯醇、合金碳粉末装入研磨机中研磨3~5h，得复合吸氢材料。

【技术特征摘要】
1.一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：（1）取镁铝合金、微晶碳、四氯钯酸钠装入球磨罐中球磨得合金碳粉末；（2）取聚乙烯醇加入N，N-二甲基甲酰胺中溶解，再加入N，N-羰基二咪唑搅拌反应3~4h，反应结束后加入炔丙胺，继续搅拌15~18h，得反应液；（3）将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀，过滤并用无水乙醇洗涤后干燥24~30h，得改性聚乙烯醇；（4）取改性聚乙烯醇、合金碳粉末装入研磨机中研磨3~5h，得复合吸氢材料。2.如权利要求1所述的一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述镁铝合金、微晶碳、四氯钯酸钠重量份为60~70份镁铝合金，30~40份微晶碳，12~15份四氯钯酸钠。3.如权利要求1所述的一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述球磨过程为在1~2MPa氢气氛围下，以200~300r/min球磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘菊花，张桂芳，李静，
申请(专利权)人：佛山腾鲤新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44