本发明专利技术公开了一种Bi‑NPs@GO/Al复合水解制氢材料及其制备方法，属于制备氢气领域。该Bi‑NPs@GO/Al复合水解制氢材料中金属铝粉占复合物总质量的70％‑90％，余量为石墨烯负载纳米铋复合物Bi‑NPs@GO。本发明专利技术通过水热法将纳米Bi颗粒负载在氧化石墨烯上，然后将Bi‑NPs@GO和铝粉在保护溶剂中进行球磨，得到球磨粉，将得到的球磨粉过筛分离，筛出物放置保存。本发明专利技术所制备的Bi‑NPs@GO/Al复合水解制氢材料具有制备方法简单，可以在常温下和水高效快速反应的特点。
A Bi-NPs@GO/Al Composite Hydrogen Production Material and Its Preparation Method
【技术实现步骤摘要】
一种Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料及其制备方法
本专利技术涉及一种Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料及其制备方法，属于制备氢气
技术介绍
能源问题已经变成当今社会的关键问题之一。氢能由于具有能量密度高，含量丰富，燃烧产物绿色无污染等优点而受到了广泛的关注。传统的制氢方法包括氨裂解，电解水，生物燃料制氢等方法，但是传统的制氢方法虽然可以大量的制备氢气，但是却面临着制备成本高、存储和运输困难等问题。近些年来，铝和水反应制备氢气由于具有反应速率高，制备方法简单无污染等优点而受到广泛的关注，尤其是在一些特殊领域中。理论上，1g铝在标准状况下和水反应可以产生1.36L氢气。该水解反应的方程为：2Al+6H2O＝2Al(OH)3+3H2但是由于金属铝表面有氧化膜，会阻碍铝和水的反应，使其在室温条件下几乎不与水发生反应。机械球磨可以有效地使铝粉中铝粒子内部产生很多缺陷、错位和裂纹，使得铝粒子的比表面积增大，同时破除了原来表面致密的氧化铝膜。同时，加入低熔点金属、碳材料、金属氧化物、金属氯化物、氢化物等材料也可以有效地增加铝的活性。然而，大量的活性铝材料虽然可以和水进行反应，但是这些材料的水解反应速率缓慢，无法应用于铝快速水解制取氢气领域。氧化石墨烯(GO)具有和水良好的相溶性，大比表面，良好的导电性等优点而在多个领域被广泛应用。由于氧化石墨烯表面上具有大量的羧基和羟基，因此已被广泛用作纳米颗粒的载体。同时，氧化石墨烯是一种良好的电子受体，可促进电荷分离和迁移。铝水解反应由于是铝的原电池反应，水解过程中有电子的转移和分离，氧化石墨烯的加入有利于电子的转移，所以氧化石墨稀负载纳米粒子有望应用于铝水解反应中去。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料及其制备方法，这对于制备氢气领域有重大意义。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。本专利技术提供一种Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料及其制备方法，该复合物包括金属铝粉(Al)、以及石墨烯负载纳米铋粒子Bi-NPs@GO；其中金属铝粉占复合物总质量的70％-90％，余量为石墨烯负载纳米铋粒子Bi-NPs@GO。一种Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料及其制备方法，该方法的步骤包括：通过水热法将纳米Bi颗粒负载在氧化石墨烯上，然后将Bi-NPs@GO和铝粉在保护溶剂中进行球磨，得到球磨粉，将得到的球磨粉过筛分离，筛出物放置保存。有益效果(1)本专利技术将硝酸铋和氧化石墨烯通过水热法制备出氧化石墨烯负载纳米Bi颗粒复合物，然后将Bi-NPs@GO和铝粉经过机械球磨法制备了一种具有高产氢速率的Bi-NPs@GO/Al复合物。(2)本专利技术首次将氧化石墨烯负载纳米Bi颗粒应用于水反应活性金属中，金属Bi可以和铝形成原电池反应，增加和水反应的活性，氧化石墨烯可以增加电荷传输和分离性能以及增加球磨铝颗粒的比表面积。(3)本专利技术所制备的Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料具有高产氢速率，其最大产氢速率在20℃条件下可以达到1038mL·min-1·g-1。(4)本专利技术所制备的Bi-NPs@GO/Al提供了一种具有快速简便的制氢方法，所制备的化合物具有很高的水反应活性，即使在0℃条件下也可以和水发生快速反应。制备方法具有高效、快速、随时随地制取等优点，同时减少了氢气存储，运输等过程中的许多问题。附图说明图1为本专利技术所制备Bi-NPs@GO复合物的SEM图。图2为本专利技术所制备得到的Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料在20℃条件下与自来水反应的产氢曲线图。具体实施方式实施例1将100mg氧化石墨烯超声分散在100mL乙二醇中，将1gBi(NO3)3·5H2O和0.5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到乙二醇的超声分散液中，搅拌30分钟。然后将混合液加入到水热反应釜中，170℃条件下反应12h。反应后，产物经过水和乙醇反复洗涤之后，70℃烘干，即可得到Bi-NPs@GO复合物。将45g铝粉和5gBi-NPs@GO加入到球磨罐中，加入正己烷作为保护溶剂，采用球质比为20:1，球磨机转速为800r/min，球磨时间为4h的条件下进行球磨。球磨结束后，冷却30min，将磨好的金属粉过筛分离，即可制得本专利技术的Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料，然后将活性材料粉放置保存。取1g上述制备的Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料置于20mL自来水中，水温为20℃，迅速发生水解反应，产生氢气，其最大产氢速率达到17mL·s-1·g-1，产氢体积为970mL。实施例2将200mg氧化石墨烯超声分散在200mL乙二醇中，将2.5gBi(NO3)3·5H2O和1g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到乙二醇的超声分散液中，搅拌30分钟。然后将混合液加入到水热反应釜中，170℃条件下反应12h。反应后，产物经过水和乙醇反复洗涤之后，70℃烘干，即可得到Bi-NPs@GO复合物。将47g铝粉和3gBi-NPs@GO加入到球磨罐中，加入正己烷作为保护溶剂，采用球质比为20:1，球磨机转速为800r/min，球磨时间为4h的条件下进行球磨。球磨结束后，冷却30min，将磨好的金属粉过筛分离，即可制得本专利技术的Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料，然后将活性材料粉放置保存。取1g上述制备的Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料置于20mL自来水中，水温为30℃，迅速发生水解反应，产生氢气，其最大产氢速率达到23mL·s-1·g-1，产氢体积为954mL。实施例3将100mg氧化石墨烯超声分散在100mL乙二醇中，将0.8gBi(NO3)3·5H2O和0.5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到乙二醇的超声分散液中，搅拌30分钟。然后将混合液加入到水热反应釜中，170℃条件下反应12h。反应后，产物经过水和乙醇反复洗涤之后，70℃烘干，即可得到Bi-NPs@GO复合物。将46g铝粉和4gBi-NPs@GO加入到球磨罐中，加入正己烷作为保护溶剂，采用球质比为20:1，球磨机转速为800r/min，球磨时间为4h的条件下进行球磨。球磨结束后，冷却30min，将磨好的金属粉过筛分离，即可制得本专利技术的Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料，然后将活性材料粉放置保存。取1g上述制备的Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料置于20mL自来水中，水温为20℃，迅速发生水解反应，产生氢气，其最大产氢速率达到15mL·s-1·g-1，产氢体积为940mL。实施例4将100mg氧化石墨烯超声分散在100mL乙二醇中，将2gBi(NO3)3·5H2O和1g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到乙二醇的超声分散液中，搅拌30分钟。然后将混合液加入到水热反应釜中，170℃条件下反应12h。反应后，产物经过水和乙醇反复洗涤之后，70℃烘干，即可得到Bi-NPs@GO复合物。将45g铝粉和5gBi-NPs@GO加入到球磨罐中，加入正己烷作为保护溶剂，采用球质比为20:1，球磨机转速为800r/min，球磨时间为4h的条件下进行球磨。球磨结束后，冷却30min，将磨好的金属粉过筛分离，即可制得本专利技术的Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料，然后将活性材料粉放置保存。取1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Bi‑NPs@GO/Al复合水解制氢材料及其制备方法，其特征在于：该复合物包括金属铝粉(Al)以及石墨烯负载纳米铋复合物Bi‑NPs@GO；其中金属铝粉占复合物总质量的70％‑90％，余量为石墨烯负载纳米铋复合物Bi‑NPs@GO。
【技术特征摘要】
1.一种Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料及其制备方法，其特征在于：该复合物包括金属铝粉(Al)以及石墨烯负载纳米铋复合物Bi-NPs@GO；其中金属铝粉占复合物总质量的70％-90％，余量为石墨烯负载纳米铋复合物Bi-NPs@GO。2.根据权利要求1所述的一种Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料及其制备方法，其特征在于：所述的铝粉为粒径为1-50μm的球形铝粉。3.根据权利要求1所述的一种Bi-NPs@GO/Al复合水解制氢材料及其制备方法：所述的Bi-NPs@GO中纳米Bi和氧化石墨烯之间的比例可以任意调节。4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨荣杰，肖飞，李建民，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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